Bakar
Uvod
Svaki put kada upalite svjetlo, koristite uređaj u svom domu ili otvorite slavinu, bakar je taj koji vam isporučuje struju ili vodu. Bakar je stoga veoma važan metal za ljude i kombinuje više korisnih svojstava nego verovatno bilo koji drugi metal.
Prosječna porodična kuća sadrži više od 90 kilograma bakra: 40 kg električne žice, 30 kg vodovoda, 15 kg građevinskog okova, 9 kg unutrašnjih električnih uređaja i 5 kg mesingane robe. Mlazni avion Boeing 747-200 sadrži oko 1,8 tona bakra. Kip slobode u Njujorku sadrži više od 27 tona bakra.
3 / 7
Kolut od bakarne žice.
Svojstva
Bakar je jedini prirodni metal osim zlata koji ima karakterističnu boju. Poput zlata i srebra, bakar je odličan provodnik toplote i struje. Takođe je veoma savitljiv i duktilan. Bakar je takođe otporan na koroziju (ne rđa lako). Bakar je mekan, ali čvrst. Lako se miješa sa drugim metalima kako bi se formirale legure poput bronce i mesinga. Bronza je legura kalaja i bakra, a mesing je legura cinka i bakra. Bakar i mesing se lako recikliraju—možda je 70% bakra koji se sada koristi reciklirano barem jednom.
Svojstva bakra
| Hemijski simbol | Cu, od latinske riječi 'cuprum', što znači 'ruda Kipra'. |
|---|---|
| Ore | Najčešće se nalazi kao halkopirit, CuFeS2 |
| Relativna gustina | 8,96 g/cm3 |
| Tvrdoća | 3 po Mohsovoj skali |
| Savitljivost | Visoko |
| Duktilnost | Visoko |
| Tačka topljenja | 1084 stepeni |
| Tačka ključanja | 2562 stepena |
Koristi
Danas se bakar, jer je tako dobar provodnik električne energije, koristi u električnim generatorima i motorima za električne instalacije i u elektronskoj robi, kao što su radio i TV. Bakar takođe dobro provodi toplotu, pa se koristi u radijatorima motornih vozila, klima uređajima i sistemima za grejanje doma.
Kako bakar ne korodira lako, koristi se i za vodovodne cijevi. Njegova savitljivost znači da se bakrene cijevi mogu savijati tako da lako zaobiđu uglove, bez lomljenja.
Bakar sulfat se koristi kao fungicid da spreči da korenje biljaka blokira odvode i kanalizacione sisteme. Plavo-zelena boja tretiranog drveta rezultat je bakrenog naftanata i bakar-hrom-arsenata koji su uvedeni pod pritiskom kako bi se drvo zaštitilo od bušilica.
Bakar se takođe koristi za izradu kovanica i naučnih instrumenata, kao i u dekorativnim aplikacijama.
U mobilnom telefonu ima oko 15 grama bakra, a odnedavno bakar zamjenjuje aluminij u kompjuterskim čipovima.
| Koristi | Opis |
|---|---|
| Struja i komunikacija | Kako je bakar duktilan i odličan provodnik, njegova glavna upotreba je u električnim generatorima, električnim ožičenjima u domaćinstvu/automobilu, i žicama u uređajima, kompjuterima, svjetlima, motorima, telefonskim kablovima, radijima i TV-ima. |
| Novčići | Legura 'kupronikl', mješavina 75% bakra i 25% nikla, koristi se za izradu 'srebrnih' kovanica poput australijskih kovanica od 5, 10, 20 i 50 centi. Australijski novčići od 1 i 2 dolara su 92% bakra, pomiješani s aluminijumom i niklom. |
| Cijevi | Kako bakar ne rđa lako i može se lako spojiti, koristan je za izradu vodovodnih cijevi (i hidrauličnih sistema). Upotreba bakra u vodovodnim cijevima datira još od starih Egipćana i Rimljana. |
| Provođenje toplote | Sposobnost bakra da provodi toplotu znači da se koristi za automobilske radijatore, klima uređaje, sisteme kućnog grejanja i kotlove za proizvodnju pare. Idealan je i za podlogu lonaca za kuvanje. |
| Fungicidi i insekticidi | Bakar sulfat se koristi za uništavanje cvjetanja algi u rezervoarima za vodu, za zaštitu drveta, za sprječavanje korijenja biljaka od blokiranja kiše i kanalizacijskih sistema i za ubijanje insekata. |
| Đubriva | Proizvodnja bakra je povećana 1950-ih i 1960-ih zbog potrebe za gnojivima na bazi bakra da bi se pomoglo rastu usjeva na prethodno neproduktivnom zemljištu. |
| Bronza | Bronza (90% bakra, 10% kalaja) se koristi za statue i ležajeve u automobilskim motorima i teškim mašinama. Najranije bronce bile su prirodne legure dobivene iz mineralnih naslaga koje su također sadržavale kalaj. |
| Brass | Mesing (70% bakra, 30% cinka) je posebno otporan na rđu i stoga se koristi za izradu trupa jedrilica i druge pomorske opreme. Mnogi muzički instrumenti su napravljeni od mesinga. Koristi se i za dekorativne komade, od rasvjetnih tijela do slavina i instrumenata za astronomiju, geodetsku, navigaciju i druge naučne svrhe. |
istorija
Bakar je bio prvi metal koji su ljudi koristili. Otkrio ga je neolitski čovjek prije oko 9000 godina i koristio ga umjesto kamena, jer ga je bilo mnogo lakše oblikovati. Rani kovači bakra u Iranu otkrili su da ga zagrijavanje bakra omekšava, a kucanje bakra otežava. Na ovaj način, mogli su oblikovati bakar u razne korisne predmete kao što su posude i pribor – veliki korak naprijed za ljudsku rasu. Njegova lijepa boja je također učinila bakar privlačnim za upotrebu u nakitu i ukrasima.
Postoje dokazi da se bakar koristio od ranih vremena, a komad bakrene cijevi korištene prije 5000 godina arheolozi su iskopali iz Keopsove piramide u Egiptu. Oko 4000 pne, bronza (još tvrđa legura) je otkrivena miješanjem bakra s malom količinom kalaja. Korišćen je za izradu oružja, oklopa, alata i oruđa za ukrase – tako je počelo bakarno-bronzano doba. Iako je proizvodnja bronzanog oruđa u velikoj mjeri prestala s početkom željeznog doba oko 1000. godine prije Krista, bakar se nastavio koristiti za svoja druga svojstva. Kao jedan od samo dva obojena metala, njegova ljepota ga čini veoma poželjnim za izradu ukrasa, a otpornost na koroziju čini ga pogodnim za upotrebu u ili u blizini mora.
Sposobnost prebijanja bakra u limove i njegova otpornost na hrđu učinili su ga popularnim krovnim materijalom na važnim zgradama.
Rast industrije bakra usko je povezan sa sve većom upotrebom električne energije. Električne primjene i dalje su glavna upotreba metala, što se može pripisati dvama fizičkim svojstvima. Odličan je električni (i toplotni) provodnik i dovoljno je duktilan da se uvuče u žicu i razbije u listove bez lomljenja. Bakar se široko koristi u vodovodnim komponentama i glavna je komponenta legura, od kojih su mnoge tvrđe, jače i čvršće od njihovih pojedinačnih sastavnih elemenata. 1837. Charles Wheatstone i William Cooke patentirali su prvi električni telegraf koji je koristio bakarnu žicu. Godine 1876. Alexander Graham Bell je prvi koristio bakarnu telefonsku žicu. Godine 1878. Thomas Edison je izumio prvo električno svjetlo, oslanjajući se na bakar da prenosi struju do njega. U roku od nekoliko godina, masovna upotreba ova dva izuma izazvala je nevjerovatan porast eksploatacije i proizvodnje bakra.
Formacija
Budući da bakar lako reagira s drugim supstancama, može se formirati na različite načine u Zemljinoj kori. Često se nalazi u naslagama sa drugim metalima kao što su olovo, cink, zlato i srebro.
Daleko najveće količine bakra nalaze se u kori u tijelima poznatim kao depoziti bakra porfira. Ove naslage su nekada bile velike mase rastopljene stene koja se hladila i učvršćivala u Zemljinoj kori. Kako su se hladili, narasli su neki veliki kristali, koji su zatim bili okruženi manjim kristalima kako je hlađenje postajalo sve brže - geolozi ove stijene nazivaju porfirima. U početku se bakar širio po velikoj masi rastaljene stijene u niskim koncentracijama. Kako se magma hladila i kristali su počeli da se formiraju, količina taline je postajala sve manja. Bakar je ostao u talini, postajući sve više i više koncentrisan. Kada je stijena bila skoro potpuno čvrsta, skupila se i popucala, a preostali fluid bogat bakrom istisnuo se u pukotine, gdje se i on konačno stvrdnuo. Tokom mnogo miliona godina stene koje su prekrivale ove naslage su erodirale i naslage su se na kraju pojavile na površini. Primjeri ležišta porfira uključuju Cadia Hill (NSW) i Cerro Colorado (Panama).
Mešavina bakra, gvožđa i sumpora naziva se halkopirit (CuFeS2) ili 'zlato budale', i prevarili mnoge stare kopače! Halkopirit u Australiji se nalazi u stijenama koje su stare više od 250 miliona godina. Bornit (Cu5FeS4), kovelit (CuS) i halkocit (Cu2S) su važni izvori bakra u svijetu, a mnoga rudna tijela također sadrže malo malahita (CuCO3.Cu(OH)2), azurit (Cu3(CO3)2.Cu(OH)2), kuprit (Cu2O), tenorit (CuO) i prirodni bakar. Sulfidi, koji daju većinu bakra koji se proizvodi u cijelom svijetu, uglavnom zauzimaju dublje dijelove ležišta koji nisu bili izloženi vremenskim utjecajima. U blizini površine oni se mijenjaju oksidacijom i drugim kemijskim djelovanjem kako bi se proizveli oksidi i karbonati. Ovi sekundarni minerali bakra mogu formirati bogatu rudu u gornjim dijelovima mnogih ležišta, a zbog svoje karakteristične zelene ili plave boje, čak i male količine lako se uočavaju u stijenama u kojima se nalaze. Minerali koji sadrže bakar se obično nalaze u kombinaciji s mineralima koji mogu sadržavati zlato, olovo, cink i srebro.
Resursi
U Australiji je potraga za bakrom počela ubrzo nakon evropskog naseljavanja. Prvo veliko otkriće bakra u Australiji bilo je u Kapundi u Južnoj Australiji 1842. godine kada je Francis Dutton pronašao bakarnu rudu dok je tragao za izgubljenim ovcama. Do 1860-ih, Južna Australija je bila poznata kao 'Kraljevstvo bakra' jer je imala neke od najvećih rudnika bakra na svijetu.
Australija drži značajan dio svjetskog bakra i bila je na 2. mjestu iza Čilea u 2016., prema Geološkom zavodu Sjedinjenih Država (USGS). Imamo nekoliko rudnika bakra koji su od svetskog značaja, uključujući nalazište bakra-olovo-cinka na planini Mt Isa u Queenslandu i nalazište bakra-uranija-zlata Olimpijske brane u Južnoj Australiji koje vadi jedno od najvećih ležišta bakra u zemlji svijetu. Drugi primjeri važnih resursa bakra nalaze se na nalazištima bakra-zlata Prominent Hill i Carrapateena u Južnoj Australiji, Northparkes bakra-zlata, CSA bakra-olovo-cinka i Girilambone nalazišta bakra u Novom Južnom Velsu, nalazišta bakra Ernest Henry, Osborne i Mammoth i nalazišta bakra i zlata u Selwynu u Queenslandu i nalazišta bakra i cinka u Golden Groveu i nalazištu bakra Nifty u Zapadnoj Australiji.
Australijska ležišta bakra i operativni rudnici, 2022.
Veličina depozita se zasniva na ukupnim resursima (EDR + Podekonomski demonstrirani resursi + Pretpostavljeni).
Radi jasnoće, označeni su samo veliki ili značajni depoziti.
Rudarstvo
Iako se velika nalazišta bakra kopaju otvorenim metodama u mnogim velikim zemljama proizvođačima, većina bakarne rude proizvedene u Australiji dolazi iz podzemnih rudnika. Tradicionalna metoda koja se koristi u većini rudnika uključuje lomljenje rude i iznošenje na površinu radi drobljenja. Ruda se zatim fino melje prije nego što se sulfidni minerali koji sadrže bakar koncentrišu postupkom flotacije koji odvaja zrna rudnog minerala od otpadnog materijala, ili lanca. Ovisno o vrsti minerala koji sadrže bakar u rudi i korištenim procesima obrade, koncentrat obično sadrži između 25 i 30% bakra, ali može biti i do približno 60% bakra. Koncentrat se zatim prerađuje u topionici.
Obrada
U nekim australskim rudnicima, bakar se izluži iz rude kako bi se dobila otopina bogata bakrom koja se kasnije obrađuje kako bi se dobio metal bakra. Ruda se prvo razbija i stavlja na jastučiće za luženje gdje se otapa otopinom sumporne kiseline kako bi se izlužio bakar. Otopina bogata bakrom se zatim pumpa u postrojenje za ekstrakciju rastvarača kako bi se bakar odvojio kao kompleks bakra. Ovo se koncentriše i otopina se prosljeđuje u postrojenje za dobivanje bakra za dobivanje bakra. Bakrene katode proizvedene electrowinning sadrže 99,99% bakra koji je pogodan za električnu upotrebu. Cijeli ovaj proces je poznat kao elektro-pobjeda ekstrakcije rastvaračem (SX-EW).
Za pretvaranje koncentrata u metal bakra koriste se različite metode topljenja. Jedna metoda je njihovo topljenje sa fluksovima u peći za topionicu kako bi se dobio bakarni mat, koji je mješavina uglavnom željeza i bakarnih sulfida koja obično sadrži 50 do 70% bakra. Otopljeni mat se sipa u konverter, koji sadrži više fluksa i pretvara se u blister bakar, koji je oko 98 do 99% čistoće. Blister bakar se ispušta, dalje rafinira u anodnoj peći i na kraju elektrolitički rafinira u čisti katodni bakar.
Na Olimpijskoj brani koncentrat se direktno pretopi u blister bakar. U ovom procesu koncentrat bakra se dovodi u topionicu vazduhom obogaćenim kiseonikom. Fini koncentrat reaguje ili 'treperi' trenutno dok se sumporna frakcija bakarnih sulfida sagoreva i postaje gas sumpor dioksid. Rastopljeni bakar i šljaka padaju u ognjište topionice. Zgura formira sloj na površini rastopljenog blister bakra. Blister bakar se povremeno uklanja radi daljeg pročišćavanja u anodnoj peći i elektrolitički rafinira.
Dodatne informacije
Dodatne informacije o resursima i proizvodnji
Podnožje stranice
Povezane web stranice
Digital Earth Australija
Istraživanje budućnosti
Sigurnost zajednice
