Osnovno poznavanje bakra
Bakar je najraniji metal koji su ljudi koristili. Još u pretpovijesno doba ljudi su počeli kopati otvorene rudnike bakra i od dobivenog bakra praviti oružje, alat i drugo posuđe. Upotreba bakra ima dubok uticaj na napredak rane ljudske civilizacije. Bakar je metal koji postoji u zemljinoj kori i okeanu. Sadržaj bakra u zemljinoj kori iznosi oko 0.01%, au nekim nalazištima bakra sadržaj bakra može dostići i 3-5%. Većina bakra u prirodi postoji kao spojevi, odnosno minerali bakra. Minerali bakra agregiraju se s drugim mineralima kako bi formirali bakarnu rudu. Iskopana ruda bakra nakon obogaćivanja postaje koncentrat bakra sa visokim stepenom bakra.
1. Svojstva
Bakar ima dobra fizička i hemijska svojstva kao što su električna provodljivost, toplotna provodljivost, otpornost na koroziju i duktilnost. Električna provodljivost i toplotna provodljivost su na drugom mestu posle srebra. Čisti bakar se može uvući u vrlo fine bakarne žice i napraviti vrlo tanku bakarnu foliju. Svježi presjek čistog bakra je ružičasto crven, ali nakon što se na površini formira film bakrenog oksida, izgled je ljubičasto-crven, pa se često naziva crveni bakar.
Pored čistog bakra, bakar se može kombinovati sa kalajem, cinkom, niklom i drugim metalima da bi se formirale legure različitih karakteristika, naime bronza, mesing i beli bakar.
Dodavanje cinka čistom bakru (99,99%) naziva se mesing. Na primjer, obične mesingane cijevi sa 80% bakra i 20% cinka koriste se u kondenzatorima elektrana i radijatorima automobila; dodavanje nikla naziva se bijeli bakar, a ostatak se naziva bronza. Osim cinka i nikla, sve legure bakra sa drugim metalnim elementima nazivaju se bronza. Oni se zovu ono što se dodaju elementi. Najvažnije bronze su kalajna fosforna bronza i berilijum bronza. Na primjer, limena bronza ima veoma dugu istoriju primjene u mojoj zemlji i koristi se za livenje zvona, tronošca, muzičkih instrumenata i pribora za žrtve. Limena bronza se može koristiti i kao ležajevi, čahure i dijelovi otporni na habanje.
Za razliku od provodljivosti čistog bakra, uz pomoć legiranja, čvrstoća i otpornost na koroziju bakra mogu se znatno poboljšati. Neke od ovih legura su otporne na habanje i imaju dobra svojstva livenja, dok druge imaju dobra mehanička svojstva i otpornost na koroziju.
2. Koristi
Zbog gore navedenih odličnih svojstava, bakar ima široku primjenu u industriji. Uključujući elektro industriju, proizvodnju mašina, transport, građevinarstvo i druge aspekte. Trenutno se bakar uglavnom koristi u oblasti električne i elektronske industrije za proizvodnju žica, komunikacionih kablova i drugih gotovih proizvoda kao što su motori, rotori generatora i elektronski instrumenti i brojila, itd. Ovaj deo potrošnje čini oko polovinu ukupne potrošnje. ukupna industrijska potražnja. Bakar i legure bakra zauzimaju značajno mesto u kompjuterskim čipovima, integrisanim kolima, tranzistorima, štampanim pločama i drugoj opremi i uređajima. Na primjer, tranzistorski vodovi koriste visoko provodljive i visoko toplinski provodljive legure hrom-cirkonijum bakra. Nedavno je IBM, međunarodno poznata kompjuterska kompanija, usvojila bakar kao zamjenu za aluminij u silicijumskim čipovima, što označava najnoviji proboj u primjeni najstarijeg metala čovječanstva u tehnologiji poluvodiča.
Sredinom{0}} godina, elektroindustrija je imala najveći udio u potrošnji rafiniranog bakra u Sjedinjenim Državama, Japanu i zapadnoevropskim zemljama, a Kina nije bila izuzetak.
Od 1990-ih, upotreba bakra za cijevi u građevinskoj industriji dramatično se povećala, postavši najveći potrošač bakra u inostranstvu. Prema izvještaju objavljenom od strane Asocijacije za razvoj bakra (CDA) u New Yorku: 1997. godine građevinska industrija je još uvijek bila najveće tržište za proizvode od bakra u Sjedinjenim Državama. Građevinska industrija često koristi otpornost bakra na koroziju za proizvodnju vodovodnih cijevi, krovova i drugih objekata za vodoopskrbu i odvodnju. Osim toga, koristi se i u građevinskoj dekoraciji zbog svog lijepog izgleda. Upotreba bakra u građevinskoj industriji zauzima prvo mjesto u ukupnoj potrošnji bakarnih proizvoda u Sjedinjenim Državama. Prema internim statistikama China Nonferrous Metals Group, 1997. godine, elektroindustrija (uključujući žice i kablove) činila je 77,7% potrošnje bakra u mojoj zemlji, postavši najveće tržište za bakar. Sa brzim razvojem nauke i tehnologije, opseg primene bakra se širi, a bakar je počeo da igra ulogu u medicini, biologiji, superprovodljivosti i životnoj sredini. Na primjer, kada poliuretanska plastična pjena sadrži bakar ili bakreni oksid, može uvelike smanjiti smrtonosni otrovni plin koji se oslobađa kada ova plastika sagorijeva - cijanovodik (HCN). Veliki broj istraživačkih podataka dokazuje da baktericidni učinak bakra može učinkovito smanjiti širenje bakterija upale pluća, inhibirati rast bakterija i održavati vodu za piće čistom i higijenskom. Stoga će budući razvojni izgledi bakrenih cijevi u domaćoj građevinskoj industriji biti vrlo široki.
3. Rezerve bakra:
Svjetski resursi bakra su relativno bogati. Prema statistici američkog Biroa za rudarstvo iz 1995. godine, svjetske rezerve metala bakra iznose 310 miliona tona, a baza rezervi je 590 miliona tona. Zemlje sa najvećim rezervama bakra su Čile i Sjedinjene Države, koje čine 23,7% i 15,3% svetske baze rezervi, respektivno, a zatim slede Poljska 15%, Zambija 6%, Rusija 5%, Zair 5%, Peru 4% , Kanada 4% i Australija 4%.
Industrijski tipovi rudnika bakra u svijetu podijeljeni su u devet kategorija: tip porfira, tip škriljca od pješčenjaka, tip bakar-nikl sulfida, tip pirita, tip bakra-uranijum-zlata, tip prirodnog bakra, tip vena, tip karbonata i skarn tip. Prve četiri kategorije su najvažnije, koje čine 96% ukupnih svjetskih rezervi bakra, od čega rudnici porfira i pješčenjaka čine 55% odnosno 29%. U svijetu postoji oko 60 gigantskih rudnika bakra sa rezervama bakra većim od 5 miliona tona, od čega na rudnike porfira otpada 38, a na rudnike škriljaca pješčenjaka 15, što čini 88% gigantskih rudnika bakra. U Kini postoji vrlo malo resursa koncentrata bakra koji su dostupni za rudarstvo. Trenutno, glavni rudnici bakra su rudnik bakra Dexing u Jiangxiu, rudnik bakra Yulong u Tibetu, rudnik bakra Yulong i nedavno otkriveni rudnik bakra Ashele u Xinjiangu. 4. Proces topljenja bakra Ruda bakra iskopana iz rudnika bakra postaje koncentrat bakra ili pijesak rude bakra sa višim stepenom bakra nakon oplemenjivanja. Koncentrat bakra treba da se otopi i ekstrahira prije nego što postane rafinirani bakar i bakreni proizvodi. Trenutno postoje dva glavna načina topljenja bakra u svijetu: pirometalurgija i hidrometalurgija (SX-EX) 1. Vatrogasna metoda:
Katodni bakar, poznat i kao elektrolitički bakar, proizvodi se topljenjem i elektrolitičkom rafinacijom, što je općenito pogodno za rude bakra sulfida visokog kvaliteta.
Pored koncentrata bakra, otpadni bakar je jedna od glavnih sirovina za rafinirani bakar, uključujući stari otpadni bakar i novi otpadni bakar. Stari otpad od bakra dolazi iz stare opreme i
stare mašine, napuštene zgrade i podzemne cevi; novi otpad bakra dolazi od otpada bakra koji se odbacuje u prerađivačkim postrojenjima (izlazni odnos bakarnih materijala je oko 50%). Općenito, opskrba otpadnim bakrom je relativno stabilna. Otpad bakra se može podijeliti na: goli otpad bakra: razred iznad 90%; žuti otpadni bakar (žica): materijali koji sadrže bakar (stari motori, ploče);
Bakar proizveden od otpadnog bakra i drugih sličnih materijala naziva se i reciklirani bakar.
2. Mokra metoda:
Brod je pogodan za bakreni oksid niskog kvaliteta, a rafinirani bakar koji se proizvodi naziva se elektrolitički bakar.
Proces mokrog topljenja je:
3. Karakteristike dva procesa pirometalurgije i hidrometalurgije
Upoređujući dva procesa proizvodnje bakra u pirometalurgiji i hidrometalurgiji, postoje sljedeće karakteristike:
(1) Oprema za topljenje ovog drugog je jednostavnija, ali je sadržaj nečistoća veći, što je koristan dodatak prvom.
(2) Potonji ima ograničenja i podliježe vrsti i vrsti rude.
(3) Trošak prvog je oko 70-80 centi po funti (oko 1540-1760 američkih dolara/tona), dok je cijena drugog samo 30-40 centi/funta (oko { {4}} američkih dolara/tona).
Vidi se da hidrometalurška tehnologija ima značajne prednosti, ali je njen opseg primjene ograničen. Ovim postupkom ne mogu se istopiti svi rudnici bakra. Međutim, kroz tehnološka poboljšanja, sve više zemalja, uključujući Sjedinjene Države, Čile, Kanadu, Australiju, Meksiko i Peru, primijenilo je ovaj proces na sve više rudnika bakra posljednjih godina. Unapređenje hidrometalurške tehnologije i promocija njene primene smanjili su cenu proizvodnje bakra, povećali proizvodni kapacitet rudnika bakra, povećali ponudu društvenih resursa u kratkom roku, izazvali relativni višak ukupne društvene ponude i imali povlačeći efekat na cene. Godine 1997. fjučers cijena bakra je pala sa visokih 2.600 američkih dolara po toni u 1996. na oko 1.600 američkih dolara po toni u novembru 1998. godine. velika količina jeftinog bakra se stavlja na tržište. Trenutno, budući da je prosječna cijena proizvodnje bakra između 1.400 i 1.600 američkih dolara po toni (64-73 centi po funti), pad cijena fjučersa je razuman povratak cijena na vrijednost. Kako njegov udio u procesu topljenja nastavi da raste, trend cijena bakra će biti sve dublje pogođen. Prema izvještajima, trenutni minimalni trošak hidrometalurškog topljenja bakra iznosi samo 20 centi po funti (što odgovara 450 američkih dolara po toni), najviši je 77 centi po funti (što odgovara 1.697,5 američkih dolara po toni), a prosjek je oko manje od 50 centi po funti (ekvivalentno 1.100 američkih dolara po toni). Treba istaći da je 1995. godine prosječna cijena proizvodnje mokrog topljenja bakra bila samo 39 centi po funti. Nedavno su se povećali prosječni troškovi proizvodnje mokrog topljenja bakra, uglavnom zbog toga što je proces mokrog topljenja bakra proširen na obradu minerala bakar sulfida. Vlažni proces topljenja bakra je pogodniji za obradu minerala oksida bakra i siromašnih ruda, dok je kod obrade sulfidnih minerala i bogatijih ruda, odnosno kada se rudnik nalazi u hladnom području, troškovi proizvodnje tehnologije vlažnog topljenja bakra također veći, uglavnom iznad 50 centi po funti. Kina je počela proučavati tehnologiju vađenja bakra iz ruda niskog kvaliteta 1970-ih. Godine 1983. osnovana je prva mokra topionica bakra, sa godišnjom proizvodnjom od 120 tona. U posljednje vrijeme, zbog uvođenja odličnih stranih ekstraktora bakra i razvoja domaće industrije bakra, izgrađeno je na desetine malih mokrih topionica, u rasponu od nekoliko stotina do 2,000 tone, ali godišnja proizvodnja bakra iznosi samo 15,000 tona, što je daleko od dovoljnog u poređenju sa godišnjom proizvodnjom od 1 milion tona rafiniranog bakra u mojoj zemlji. Trenutno, troškovi proizvodnje bakra u mojoj zemlji iznose oko 18.500 juana, daleko više od svjetskog prosjeka od 1.477 američkih dolara (67 centi). Tokom perioda "95", Državna komisija za planiranje i China Nonferrous Metals Industry Corporation naveli su hidrometalurški projekat kao ključni istraživački projekat i izgradili nekoliko demonstracionih fabrika u rudniku bakra Dexing, rudniku bakra Yulong, rudniku bakra Daye Tonglushan i drugim mestima. Nakon nekoliko godina mukotrpnog rada, procjenjuje se da će hidrometalurška tehnologija moje zemlje do kraja ovog stoljeća imati značajan razvoj, a godišnji proizvodni kapacitet procjenjuje se na više od 50,000 tona. Prema statističkim podacima, proizvodnja rafiniranog bakra iz hidrometalurškog topljenja bakra činila je 2,5% svjetske proizvodnje rafiniranog bakra 1980. godine, a taj je udio porastao na 10% u 1994. i 18% u 1997. Očekuje se da će udio hidrometalurškog bakra proizvodnja će se na kraju povećati na između 25-35%.
