Minéraux : Minerais de cuivre. Les plus grands gisements de cuivre

BREVE INFORMATION HISTORIQUE. Le cuivre était déjà connu de l'homme au début du septième millénaire avant JC. e. (au Moyen-Orient et en Turquie). Les premiers minerais de cuivre étaient apparemment des pépites, assez courantes. La plus grande pépite de cuivre du monde a été découverte dans la région du lac. Supérieur aux États-Unis et atteint 500 tonnes au deuxième millénaire avant JC. e. Un alliage de cuivre et d'étain (bronze) a commencé à être utilisé, dans le Caucase - des alliages de cuivre et d'arsenic, et en Asie centrale - des alliages de cuivre et de plomb. La population européenne connaît depuis longtemps les gisements de cuivre à Chypre. On pense que le nom latin du cuivre « cuprum » proviendrait du mot Chypre.

Au début du 19ème siècle. La production mondiale de cuivre était d'environ 18 000 tonnes. La Russie sous Pierre Ier a occupé pendant plusieurs décennies la première place dans la fusion du cuivre.

Le cuivre est un métal rouge doté d'une bonne malléabilité, ductilité, conductivité électrique, alliage avec d'autres métaux et fusible (point de fusion 1083º C).

GÉOCHIMIE. Cuivre Clark 0,01%. Ses teneurs accrues sont observées dans les roches basiques (1,4·10 -2%), plus faibles dans les granites (3·10 -3%). Le coefficient de concentration du cuivre est de 200. Il est représenté par deux isotopes : 65 Cu et 69 Cu.

Le cuivre est un élément chalcophile typique et se présente le plus souvent sous forme de sulfures. Dans des conditions naturelles, il est mono- et divalent. Le cuivre bivalent se caractérise par une capacité de migration élevée dans des conditions réductrices et réagit avec les ions CO -2 3, SiO 3 2-, PO 4 3- et VO 4 3, formant des composés phosphate, carbonate et silicate.

Au cours du magmatisme basaltique, le cuivre est concentré dans les roches hypermafiques, formant des dépôts de liquation et de skarn, et au stade post-volcanique, il est associé à des formations de sulfures.

MINÉRALOGIE. Plus de 240 minéraux de cuivre sont connus dans la nature, dont environ 200 se trouvent dans la croûte altérée. Cependant, pas plus de 17 minéraux ont une importance industrielle. Les principaux d'entre eux sont : le cuivre natif, la chalcopyrite, la bornite, la cubanite, la chalcocite, la covellite, l'énargite, la tétraédrite, la tennantite, la cuprite, la ténorite, la malachite, l'azurite, etc.

Cuivre natif(teneur en Cu jusqu'à 100%) cristallise dans un système cubique, l'habitude cristalline est cubique et dodécaédrique, forme des dendrites, des agrégats filiformes, filiformes, moussus, des sécrétions poudreuses, des nodules, des masses solides, de couleur rosâtre et rouge cuivré avec du brun et ternissement marbré, dureté 2,5–3, densité 8,4–8,9 g/cm3.

Chalcopyrite CuFeS2 (Cu 34,6 %). Deux de ses modifications sont connues : tétraédrique et cubique – haute température. La couleur du minéral est jaune d'or, souvent avec une ternissure brune, un éclat métallique, trouvé dans les skarns, les gisements ségrégués de cuivre-nickel, de plomb-zinc, de tungstène-molybdène-étain et de pyrite, ainsi que dans les grès cuivreux et les gisements de phosphorite. .

Bornite(nom de famille Born) Cu 5 FeS 4 (Cu 63,3 %). Forme plusieurs modifications polymorphes : tétragonal - basse température, trigonal - métastable à basse température, cubique - stable au-dessus de 228º C. L'habitude cristalline est cubique, dodécaédrique, moins souvent octaédrique, couleur bronze foncé avec ternissement panaché, éclat métallique, dureté 3, spécifique gravité 5, 3 g/cm 3 .

Koubanite(sur l'île de Cuba) CuFe 2 S 3 (Cu 22–24 %) cristallise dans le système cubique, le port des cristaux est allongé, tabulaire épais, de couleur jaune bronze, éclat métallique, densité 4,16 g/cm 3 . On le trouve dans les gisements sulfurés de cuivre-nickel avec de la pyrrhotite et de la chalcopyrite dans les minerais sulfurés, et occasionnellement dans les gisements filoniens et polymétalliques.

Chalcozine Cu2S (Cu 79,9 %). Deux modifications polymorphes sont connues : rhombique - basse température et la moins courante hexagonale - haute température. Le port des cristaux est à prisme court, tabulaire, dipyramidal, de couleur gris plomb, dureté 2,5–3, densité 5,8 g/cm 3 . On le trouve dans les gisements de cuivre contenant de la bornite, de la chalcopyrite et d'autres sulfures.

Covellin(d'après le nom de famille Covelli) CuS (Cu 66,5 %), cristallise dans un système hexagonal, port lamellaire, agrégats terreux, poudreux et fuligineux, couleur bleu indigo à noir avec ternissement irisé, dureté 1,5–2, densité 4, 6 g. /cm 3 .

Énargite Cu 3 AsS 4 (Cu 48,3 %) cristallise dans le système orthorhombique, les cristaux sont prismatiques ou tabulaires, agrégats granulaires, de couleur grisâtre à noir de fer, strie noir grisâtre, dureté 3,5, densité 4,3–4,5 g/cm 3 . On le trouve dans les gisements hydrothermaux, généralement à température moyenne, de pyrite de cuivre, de porphyre de cuivre, de pyrite-enargite, de plomb-zinc, d'argent-cuivre et d'autres gisements.

Tétraédrite(selon la forme du cristal) Cu 12 Sb 4 S 13 (Cu 52,3 %). Les variétés suivantes sont connues : contenant de l'argent - freibergite; contenant du mercure – Schwazite, uptonite, mercure fahlore; contenant du zinc – sandbergérite, minerai de zinc délavé; contenant du fer – ferrotétraédrite, coppit; contenant du nickel – froid, nickel fahlore; contenant du tellure – aurifère; contenant du plomb – malinovskite et etc.

Domeikit(du nom de notre compatriote Ignacio Domeyko) Cu 3 As (Cu 71,1%). Deux modifications polymorphes sont connues - cubique et hexagonale avec une température de transition de 225 ° C. Les agrégats sont denses, en forme de rein et de raisin, de couleur blanc argenté, gris avec un ternissement brun jaunâtre, dureté 3–3,5, densité 7,5 g/cm 3 . On le trouve dans les gisements hydrothermaux en association avec du cuivre et de l'argent natifs, des sulfures de cuivre et des arséniures de nickel et de cobalt.

APPLICATION INDUSTRIELLE. L'utilisation généralisée du cuivre repose sur sa conductivité électrique élevée, sa résistance chimique, sa malléabilité et d'autres propriétés. Il est utilisé dans la construction mécanique, l'industrie chimique (chaudières de distillation, serpentins, canalisations), l'électrotechnique, la construction navale, la gravure, la fabrication de pièces de monnaie et bien d'autres industries. Par exemple, aux États-Unis et en Grande-Bretagne, jusqu'à 20 kg de cuivre sont utilisés pour produire une voiture particulière.

Actuellement, la majeure partie du cuivre est utilisée pour fabriquer des alliages, dont les plus importants sont le bronze et le laiton. Les bronzes ne sont pas seulement composés de cuivre et d’étain en proportions variables ; Du plomb, du zinc, du phosphore, du silicium et d'autres composants sont ajoutés à certaines variétés. Les laitons sont constitués d'un alliage de cuivre (60 à 80 %) et de zinc (20 à 30 %).

Les besoins industriels en minerais évoluent avec le temps dans le sens de leur réduction. Donc, au début du XXe siècle. seuls les minerais riches avec une teneur en Cu de 5 à 15 % ou plus ont été extraits ; actuellement, lors de l'exploitation souterraine de grands gisements, la teneur en cuivre devrait être d'au moins 1 %, les petits - environ 3 %, lors de l'exploitation dans des carrières - 0,2 à 0,7 %, et à partir de minerais polymétalliques complexes, le cuivre est extrait à une teneur de 0,1 % ou plus.

RESSOURCES ET RÉSERVES. Actuellement, des ressources en cuivre ont été identifiées dans plus de 90 pays. Selon USGS ils sont estimés à 1,6 milliard de tonnes. La base des ressources minérales de l'industrie minière mondiale du cuivre est constituée de gisements de trois types géologiques et industriels : le cuivre porphyrique ; stratiforme dans les grès et schistes cuivreux ; pyrite de cuivre et pyrite polymétallique. Les réserves totales de cuivre dans le monde sont de 932,6 millions de tonnes, confirmées - 668,3 millions de tonnes. Leurs principaux volumes sont concentrés dans les entrailles du Chili, des États-Unis, du Pérou, de la Chine et du Kazakhstan (tableau 5). Il n'existe aucune donnée sur les réserves de cuivre en Russie.

Au taux " Les métaux Économie Groupe» (MEG) le coût de l'exploration géologique réalisée par les sociétés minières pour les métaux non ferreux et précieux dans le monde entre 1995 et 2000 s'élevait à 4 à 5 milliards de dollars américains par an. Sur ce total, environ 18 à 19 % étaient du cuivre. Au Chili, les principales orientations des travaux d'exploration géologique étaient des études supplémentaires et la préparation du développement de gisements jusqu'alors non exploités, ainsi que des travaux visant à augmenter les réserves des mines existantes.

Les gisements uniques comprennent les gisements dont les réserves de cuivre sont supérieures à

5 millions de tonnes, gros - 5 à 1 million de tonnes, moyen - 1 à 0,2 million de tonnes et petit - moins de 0,2 million de tonnes.

Exploitation minière et production. Les usines produisent du cuivre brut (99,0 %), raffiné (99,6 %) et électrolytique (99,95 %). Production mondiale de cuivre 1995-2000 s'élève chaque année à environ 10 à 11 millions de tonnes, dont environ 45 % proviennent de deux pays : le Chili et les États-Unis.

Le cuivre ne se trouve pas dans la nature sous sa forme pure ; il est extrait de minerais à plusieurs composants. Dans ce cas, la roche est considérée comme apte à l'enrichissement lorsque sa teneur en cuivre est de 0,5 à 1 %.

Types géologiques industriels de minerai de cuivre :

• type stratiforme – grès et schistes cuivrés ;
• pyrite - un type rare de cuivre natif ;
• minerais hydrothermaux – porphyriques;
• magmatique – minerais de cuivre-nickel ;
• carbonate - composition fer-cuivre.

Composés naturels contenant du cuivre :

• bornite (pourpre cuivré, pyrite panachée) – la composition est dominée par le fer, le soufre et le cuivre ;
• chalcopyrite (pyrite de cuivre) – son formule chimique– CuFeS2, de plus, le minerai contient de la sphalérite et de la galène.
• chalcocite (éclat de cuivre) - formule chimique - CuS Les minerais contenant ce composé sont assez rares.

Minéraux secondaires :

• cuprite – le cuivre natif et la malachite se trouvent dans les minerais ;
• covelin – sulfure de soufre contenant 66 % de cuprum et 34 % de soufre ;
• la malachite est un carbonate de dihydrocox de cuivre, trouvé en Russie (gisements de Nizhny Tagil).

Répartition des minerais de cuivre dans le monde

Des pays l'Amérique latine possèdent les gisements de cuivre les plus riches au monde. Le Chili produit notamment 40 % de la production mondiale de métal rouge.

Les plus grands gisements au Chili

Le plus grand gisement du Chili se trouve près de la ville de Rancagua. Les Indiens y extrayaient du minerai avant l’arrivée des Européens. Le développement industriel s'effectue à partir de fin XIX siècle. Caractéristiques du champ El Teniente :

• superficie – 3 800 hectares;
• nombre de personnes actives – 6 000 ;
• le minimum salaire– 700$ par mois;
• profondeur maximale de la mine – 800 m ;
• longueur des tunnels de montagne – 2 400 km ;
• le plus grand ascenseur de la mine est capable de transporter jusqu'à 350 travailleurs en une seule montée/descente ;
• la teneur en cuivre du minerai est de 1 à 4 % (cet indicateur classe la roche comme riche) ;
• La roche est transportée depuis la mine par train, la longueur du chemin de fer est de 10 km, 15 « promenades » sont effectuées par jour ;
• De la mine la plus profonde, la roche est enlevée par de gros camions : 7 mètres de haut, 8 m de large ;

Autres gisements au Chili :

• El-Abra – 150,4 mille tonnes sont extraites chaque année ;
• Cerro Colorado – 89,5 mille tonnes ;
• Los Pelambres – 268,4 mille tonnes ;
• Escondida – 1,34 million de tonnes.

Il convient de noter qu'au Chili, l'exploitation du cuivre est réalisée par des entreprises nationalisées, c'est-à-dire appartenant à l'État.

Comment ça se fait : extraction du cuivre

Ceinture de cuivre en Afrique

Les pays africains sont riches en minerais de cuivre. La ceinture de cuivre se situe dans la partie centrale du continent. Il traverse le territoire de deux États :

• Zambie;
• Zaïra.

La longueur de la « ceinture » est de 160 km, avec une largeur allant jusqu'à 50 km.

En Afrique, les minerais sont riches - la teneur en cuivre est de 3,3 à 4%, la majeure partie du métal se trouve dans des composés :

• les pyrites;
• les chalcopyrites;
• bornites;
• chalcocite.

La roche mellifère se trouve en Afrique à une profondeur allant jusqu'à 60 m, ce qui simplifie grandement son extraction.

Les plus gros dépôts cuivre:

DANS dernières années, en raison de la situation politique instable, la production de cuivre en Afrique a considérablement diminué - de 3,5 %. Cela a affecté les prix mondiaux – ils ont commencé à augmenter rapidement.

Les principaux pays d'extraction de minerai de cuivre en Afrique sont la République démocratique du Congo et l'Afrique du Sud. Ces deux États ne sont pas situés sur le territoire de la « ceinture de cuivre », mais fournissent des volumes importants de métal extrait.

Étant donné que la roche cuprifère est peu profonde, l’exploitation minière s’effectue principalement par carrière. En Afrique, la majeure partie du minerai est extraite des entrailles de la terre à la main, il y a ici un pourcentage assez faible de mécanisation. Les enfants mineurs travaillent dans les carrières, le travail est très dur, il n'y a aucune condition.

C'est pourquoi ici niveau augmenté blessures et mortalité. Il convient de noter qu’au Chili également, la société minière est déchargée de toute responsabilité quant à la vie des mineurs. Ils signent un accord stipulant qu’ils descendront dans la mine de leur plein gré et « à leurs risques et périls ». L’État ferme les yeux sur cela. Cela ne fait que sonner l'alarme organisation internationale sur les droits de l'homme.

Gisement de cuivre Aynak non développé en Afghanistan

Selon certaines sources notamment, organisation non gouvernementale Transparency International, l'Afghanistan possède les plus grandes réserves de cuivre, qui se classent au deuxième rang mondial en volume. Mais la plupart n’ont pas encore été entièrement étudiés et aucune extraction industrielle n’est réalisée.

Ainak est considérée comme la plus grande, non seulement en Afghanistan, mais aussi dans le monde. Les principaux problèmes de son développement sont nés d'un différend entre la société minière et les archéologues. Le fait est que sur le territoire du gisement de cuivre, les scientifiques ont découvert l'ancienne ville bouddhiste de Mes Aynak, d'une grande valeur historique. Il était donc interdit de développer le gisement du même nom.

Le gouvernement prévoit d'organiser l'extraction du minerai du gisement d'Ainak à hauteur de 300 000 tonnes par an et d'augmenter progressivement les volumes.

Caractéristiques du gisement Ainak :

• superficie – 5 km2;
• réserves de cuivre estimées :
  • le centre d'Aynak – 9,8 millions de tonnes ;
  • Aynak occidental – 9,9 millions de tonnes ;
• le volume des investissements prévus dans le développement est de 4,4 milliards de dollars américains ;
• investisseur attiré - société MSS (PRC).

À partir de 2011, il était prévu d'activer le champ d'Ainak - pour atteindre le niveau de 200 000 tonnes en 2015. Maintenant, les délais ont de nouveau été décalés - jusqu'en 2018. Nous ne pouvons qu'espérer qu'Aynak se mettra à travailler à plein régime et améliorera considérablement la situation financière de l'État, tout en préservant la valeur culturelle et historique de la ville bouddhiste.

Méthodes d'obtention de métal pur à partir du minerai

Aujourd'hui, la production de cuivre est réalisée par la méthode la plus courante : la pyrométallurgique. Au niveau mondial, il est utilisé par 90 % des entreprises de transformation.

Étapes d'enrichissement :

• préparatoire – réception des matières premières des entreprises minières, tri de celles-ci ;
• fondant pour le mat;
• souffler dans un convertisseur - la sortie est du cuivre blister ;
• raffinage.

L'enrichissement des matières premières obtenues s'effectue par flottation. Le minerai est placé dans un récipient rempli d'eau, puis de l'air comprimé y est ajouté. En conséquence, de la mousse se forme, des particules de cuivre collent aux bulles et les stériles se déposent au fond.

La prochaine étape est le tir. En conséquence, ils tentent de réduire autant que possible la teneur en soufre du minerai. La composition est chauffée à 800 ° C - les sulfures sont oxydés et la quantité de soufre est réduite de 2 fois.

Ensuite, la masse résultante est envoyée dans des fours spéciaux - l'étape de fusion de la matte. Ici, la température monte jusqu'à 1 450 o C. Le fer et les sulfures restants sont finalement oxydés et soufflés dans des convertisseurs. Le résultat est du cuivre blister, qui est coulé en lingots et en scories.

La production de cuivre se termine par le raffinage. Cela implique la purification finale du métal des impuretés.

La méthode est la suivante :

• les lingots de cuivre blister sont placés dans un bain avec un électrolyte (acide sulfurique) ;
• De fines feuilles de cuivre pur sont placées dans le récipient – ​​la cathode ;
• connecter le courant électrique;
• En conséquence, toutes les particules de cuivre s'accumulent à la cathode et les impuretés se déposent au fond : on les appelle boues.

Les boues contiennent souvent des métaux précieux - or, platine.

Principaux pays du monde en matière d’extraction et de fusion du cuivre

Les leaders de l'exploitation du minerai de cuivre sont les entreprises chiliennes, grâce à elles, l'État occupe la première place du classement mondial.

Le pays a produit 5 700 000 tonnes de métal, pour un volume total de 20 245 000 tonnes.

En deuxième position se trouvent les sociétés minières chinoises, leaders en termes de croissance de la production.

Chaque année, le taux de fusion du minerai de cuivre augmente en moyenne de 1,5 %. Dans le même temps, le pays exporte une part importante du métal du Chili et de l’Australie.

Les sociétés minières chinoises sont répandues dans de nombreux pays du monde, dont l’Afghanistan.

• Pérou – produit 1 300 000 tonnes – 9 % du volume mondial ;
• États-Unis – 1 220 000 tonnes – 7 % ;
• Australie – 990 000 tonnes – 5 % ;
• Russie – 930 mille tonnes – 5% ;
• Congo – 900 mille tonnes – 4,5% ;
• Zambie -830 mille tonnes – 4,1% ;
• Canada – 630 mille tonnes – 3,5%.

Selon les prévisions des analystes mondiaux (sociétés USGS et ICSG), dans les années à venir, les dirigeants des pays resteront à leur place, puisque la plupart des gisements de cuivre ont déjà été explorés et sont activement développés. La seule chose possible est une légère réduction des volumes et, par conséquent, une augmentation des prix, en hausse constante depuis 2011.

Exportateurs de cuivre

Le pays avec le plus grand volume de production de métaux n’est pas toujours en tête du classement des exportations de matières premières. La situation sur le marché mondial de la vente de cuivre raffiné est quelque peu différente de celle des volumes de production.

Principaux pays exportateurs de métaux rouges :

Turquie.

Le volume total des importations est de 5 805 400 tonnes par an.

La Chine achète ses matières premières principalement au Chili. La Turquie, les États-Unis et le Japon sont en Afrique, la Corée est proche de l'Australie.

Vidéo : Galilée. Cuivre

Géologie

Les métaux du sous-groupe du cuivre ont peu d'activité chimique, ils se trouvent donc en partie sous forme de composés chimiques et en partie sous forme libre et native. Le cuivre, à des époques géologiques lointaines, n'était évidemment trouvé que sous forme de composés soufrés - chalcopyrite et chalcocite. Cela s'explique par la forte affinité chimique du cuivre pour le soufre, et les sulfures sont les minéraux de cuivre les plus courants.

À hautes températures, par exemple, lors de l'activité volcanique, lorsqu'ils sont exposés à un excès d'oxygène, les sulfures de cuivre se transforment en oxydes. Le cuivre natif (métallique) est apparu dans la nature lorsque des minerais de soufre partiellement oxydés ont été fortement chauffés. Par exemple, si les minéraux de cuivre oxydés ainsi que les minerais de soufre étaient enfouis sous une épaisse couche rochers sous l'influence de catastrophes naturelles et étaient réchauffés par la chaleur de la terre.

Ces « usines métallurgiques » naturelles fondaient d’énormes quantités de cuivre : la plus grosse pépite trouvée pesait 420 tonnes (Amérique du Nord). Apparemment, l'interaction des oxydes de cuivre avec les sulfures se poursuit aujourd'hui dans les zones d'activité volcanique, par exemple dans les îles Kouriles. Des processus similaires se produisent lors de la fusion du cuivre dans les usines métallurgiques.

De grandes quantités de cuivre et d'autres minéraux se trouvent au fond de l'océan, qui est recouvert de ce que l'on appelle des nodules, des amas de pierres rondes de forme irrégulière. Ils contiennent en moyenne 0,5% de cuivre. Selon les scientifiques, les réserves de ce minerai précieux et unique s'élèvent à 5 milliards de tonnes.

Les minerais de cuivre sont des formations minérales naturelles de composés de cuivre qui en contiennent en quantités telles que leur production industrielle est techniquement possible et rentable. Dans les minerais primaires de la plupart des gisements industriels, le cuivre est présent sous forme sulfurée - CuS. Environ 90 % des réserves mondiales connues de cuivre se trouvent sous forme de minerais de soufre, environ 9 % sous forme de minerais oxydés et moins de 1 % sous forme de cuivre natif.

Typiquement, le cuivre dans les minéraux se trouve sous la forme des composés correspondants : oxydes - ténorite, cuprite, carbonates - malachite, azurite, sulfates - chalcanthite, brochantite, sulfures - covellite, chalcocite, chalcopyrite, bornite.

Environ 250 minéraux de cuivre sont connus, mais seulement 20 d'entre eux ont une importance industrielle. Les principaux minerais de cuivre sont la chalcocite (chalcocite) ou lustre de cuivre Cu2S (79,8 % de cuivre), la chalcopyrite ou pyrite de cuivre CuFeS2 (30 % de cuivre), qui représenterait environ 50 % de tous les gisements de cet élément, la bornite Cu5FeS4. (52-65% de cuivre), covellite CuS (64,4% de cuivre). Le cuivre se trouve dans la croûte terrestre principalement sous forme de composés complexes contenant, outre le cuivre, du plomb, du zinc, de l'antimoine, de l'arsenic, de l'or et de l'argent.

Pyrite de cuivre ou chalcopyrite - un minéral jaune laiton. Un composé de cuivre avec du fer et du soufre - CuFeS2, contenant 30 % de Cu. Dureté Mohs 3-4. Il s’agit du principal minerai de cuivre dont est extraite la majeure partie du cuivre extrait.
Brillance cuivrée ou chalcocite, un minéral gris plomb ou noir. Il s'agit d'un composé de cuivre et de soufre - Cu2S, qui contient 79,8 % de Cu et contient parfois un mélange d'argent. La dureté du minéral sur l'échelle de Mohs est de 2-3. L'éclat du cuivre fait référence aux minerais de cuivre riches.
Minerai de cuivre panaché ou bornite, est un produit de la décomposition de la pyrite de cuivre. La composition chimique du minéral est Cu5FeS4, contenant 52 à 65 % de Cu. La dureté Mohs est d'environ 3.
Cuprite, ou cuprite, est un minéral rouge avec composition chimique Cu2O avec une teneur en Cu de 88,8 %. Dureté Mohs 3,5-4. C'est un riche minerai de cuivre.

Production

Les gisements de cuivre ne sont pas concentrés dans des zones géographiques spécifiques, mais se trouvent dans de nombreux pays sur tous les continents. Le cuivre est extrait de différents minéraux dans différentes régions. Dans les États américains de l'Arizona et du Nevada, ainsi qu'en Cornouailles britanniques, il s'agit de chalcocite, ou lustre de cuivre. En France et en Australie, il s'agit d'azurite, ou glaçure de cuivre. Oxyde de cuivre - la cuprite est extraite à Cuba. Le chlorure de cuivre - atacamite - est extrait au Pérou.

Il existe de nombreux minerais de cuivre différents, mais de riches gisements globe peu, et de plus, les minerais de cuivre sont extraits depuis plusieurs centaines d'années, de sorte que de riches gisements de cuivre ont été exploités depuis longtemps. Si au 19ème siècle le cuivre était extrait de minerais contenant 6 à 9 % de cet élément, aujourd'hui 5 % de minerais de cuivre sont considérés comme très riches et l'industrie de nombreux pays traite des minerais contenant seulement 0,5 % de cuivre.

Aujourd'hui, presque tout le métal est extrait de minerais à faible teneur ne contenant pas plus de 1 % de cuivre. Certains minerais d'oxyde de cuivre peuvent être réduits directement en métal par chauffage avec du coke. Cependant, la majeure partie du cuivre est produite à partir de minerais sulfurés contenant du fer, ce qui nécessite un traitement plus complexe.

Ces minerais sont relativement pauvres et l'effet économique de leur exploitation ne peut être obtenu qu'en augmentant l'échelle de production. Étant donné que la teneur moyenne en cuivre des différents minerais varie de 0,3 à 5 %, les matières premières sont broyées et concentrées et ensuite seulement envoyées au traitement métallurgique.

La principale méthode d’extraction des minerais de cuivre est l’exploitation à ciel ouvert. Le minerai est généralement extrait dans d'immenses carrières, où sont utilisés des excavatrices équipées de godets allant jusqu'à 25 m^3 et des camions d'une capacité de levage allant jusqu'à 250 tonnes. La capacité annuelle des plus grandes entreprises de minerai de cuivre dépasse 30 millions de tonnes de minerai et 200 000 tonnes. des tonnes de métal.

Dans la production de cuivre, environ 20 éléments plus précieux et plus de 40 types de produits commerciaux sont obtenus : cuivre, zinc, concentré de molybdène et de plomb, pyrites de soufre de flottation, cuivre brut et affiné, or, argent, platine, plomb, bismuth, cuivre. et du sulfate de nickel et bien plus encore.

Lieu de naissance

Les principaux pays possédant de riches gisements de cuivre sont : Chili-22%, États-Unis-12%, Chine -6%, Kazakhstan-5%, Pologne-5%, Indonésie-4%, Russie-3%, Zambie-3%. Les leaders de la production de minerai de cuivre (données ICSG) : Chili-34%, États-Unis-10%, Indonésie-8%, Pérou-7%, Australie-6%, Canada-5%, Russie-4%, Pologne-3% .

Les plus grandes sociétés minières de minerai de cuivre : Codelco-11 %, Phelps Dodge-8 %, Rio Tinto-7 %, BHP Billiton-7 %, Grupo Mexico-5 %, PT Pakuafu Indah-5 %, Angio American-4 %, Norilsk. nickel-3%, KGHM Polska Miedz 3%.

Les gisements les plus importants comprennent : Chuquicamata, qui est déjà exploité depuis plus de 100 ans (26 millions de tonnes) au Chili, et Escondida (23,6 millions de tonnes), qui a commencé à être exploité depuis 1990 au Chili, Grasberg (27,1 millions de tonnes) au Chili. Indonésie, Collahuasi (17 millions de tonnes) Chili, Oktyabrskoye (16 millions de tonnes) Russie et Udokan (14 millions de tonnes) Russie. Les grands gisements récemment développés comprennent : Antamina au Pérou, El Tesoro au Chili, Salobu et Sossegu au Brésil, Nurkazgan au Kazakhstan. Ils explorent activement Uyu Tolgoi en Mongolie, Pebble en Alaska et El Pachon en Argentine.

Les plus grandes mines de cuivre à ciel ouvert (carrières) comprennent : Escondida (capacité annuelle de 1 200 000 tonnes), Grasberg (capacité annuelle de 800 000 tonnes), Chuquicamata (capacité annuelle de 600 000 tonnes). Les plus grandes mines souterraines du monde : les plus grandes mines chiliennes au monde d'El Teniente (production d'environ 450 000 tonnes) et d'Andina (capacité 250 000 tonnes), polonaises Rudna, Polkowice-Sieroszowice et Lubin avec un total de 450 000 tonnes, mines souterraines de Norilsk Nickel (capacité supérieure à 400 000 tonnes).

Les plus grandes réserves mondiales de minerai de cuivre sont concentrées dans les roches volcaniques (porphyres) des Andes chiliennes. Les réserves mondiales de gisements économiquement viables, selon diverses estimations, s'élèvent à 340 à 470 millions de tonnes. En l’absence d’augmentation des réserves et d’améliorations des technologies d’extraction et de production du cuivre, les réserves récupérables actuelles ne dureront que jusqu’en 2050.

Réserves totales prouvées (selon USGS) - Chili -140 millions de tonnes, États-Unis -35 millions de tonnes, Indonésie 35 millions de tonnes, Pologne 30 millions de tonnes, Pérou 30 millions de tonnes, Mexique 27 ​​millions de tonnes, Australie 24 millions de tonnes, Russie 20 millions de tonnes La base totale des réserves connues de cuivre est, selon différentes méthodes 600 à 940 millions de tonnes. Même si les approvisionnements en cuivre ne sont pas illimités, ils seront suffisants dans un avenir prévisible pour toutes les applications.

Russie

Les plus grands gisements de la Russie moderne sont situés dans l'Okrug autonome de Taimyr : Oktyabrskoye, Talakhninskoye et Norilsk - I, ils assurent aujourd'hui les deux tiers de la production. Le gisement Oktyabrsky produit à lui seul près de 57 % du cuivre minier russe.

Près d'un tiers du cuivre extrait est produit par la région minière de l'Oural (districts fédéraux de la Volga et de l'Oural) ; gisements : Gayskoye, Uchalinskoye, Sibaiskoye, Safyanovskoye, Uzelginskoye. Seuls deux grands gisements ne sont pas exploités : Yubileinoye et Podolskoye. Yubileinoye est en préparation pour le développement et Podolskoye est dans la réserve d'État.

Le plus grand gisement de grès cuivreux de la région de Chita, Udokan (14 millions de tonnes), n'est pas encore exploité. La teneur moyenne en cuivre des minerais est de 1,56 %. Son développement est freiné par le manque d'infrastructures de transport et l'éloignement de la Transbaïkalie des entreprises de transformation de l'industrie du cuivre (Oural).

En termes de réserves de cuivre, la Russie représente environ 9 % des réserves mondiales et, selon cet indicateur, nous occupons la troisième place mondiale après le Chili et les États-Unis. La Russie dans son ensemble dispose de réserves prouvées de cuivre au niveau de production actuel depuis 90 ans (mais l'offre de gisements exploités est moindre, 25 à 30 ans).

Dans les entrailles de la terre, il existe un assez grand nombre de minéraux différents qui peuvent être utilisés pour libérer divers matériaux. Le minerai de cuivre est assez répandu - il est utilisé pour traiter et produire diverses substances utilisées dans l'industrie. Il convient de noter que ce minerai, qui contient du cuivre, peut également contenir d'autres minéraux. Il est recommandé d'utiliser de la terre contenant au moins 0,5 à 1 % de métal.

Classification

Une grande quantité d'une grande variété de minerais de cuivre est extraite. Le classement est effectué selon leur origine. On distingue les groupes de minerais de cuivre suivants :

1. La pyrite est devenue assez répandue. La roche est un composé de fer et de cuivre et possède un grand nombre d'inclusions diverses et de veines d'autres impuretés.
2. Stratiforme est représenté par une combinaison de schistes cuivrés et de grès. Ce type de roche s'est également répandu, car il est représenté par un important gisement. Les principales caractéristiques incluent une forme de feuille simple, ainsi qu'une répartition uniforme de tous les composants utiles. Pour cette raison, la roche cuprifère de ce type est la plus demandée, car elle permet une productivité au même niveau.
3. Nickel de cuivre. Ce minerai est caractérisé par des inclusions texturées massives de cobalt et d'or, ainsi que par des métaux du groupe du platine. Les dépôts se présentent sous forme de veines et de feuilles.
4. Porphyre cuivré ou hydrothermal. Les gisements de minerai de cuivre de ce type contiennent une grande concentration d'argent et d'or, de sélénium et d'autres substances chimiques. A part ça, tout matériel utile sont en concentration plus élevée, ce qui rend la race très demandée. C'est extrêmement rare.
5. Carbonate. Ce groupe comprend le minerai de fer-cuivre et de carbonatite. Il convient de noter que cette race n'a été trouvée qu'en Afrique du Sud. La mine en cours de développement est classée comme roche alcaline massive.
6. Le Skarn est un groupe qui se caractérise par une localisation locale dans une grande variété de roches. Propriétés caractéristiques peut être qualifié de petite taille et de morphologie complexe. Il convient de noter que dans ce cas, le minerai contenant du cuivre a une concentration élevée. Cependant, le métal est inégalement réparti. Les roches extraites ont une concentration en cuivre d'environ trois pour cent.

Le cuivre n'existe pratiquement pas, par exemple, comme l'or, sous forme de pépites massives. Le plus large éducation similaire peut être qualifié de gisement en Amérique du Nord, dont la masse est de 420 tonnes. Avec 250 types de cuivre, seulement 20 d’entre eux sont largement utilisés sous leur forme pure, d’autres ne sont utilisés que comme éléments d’alliage.

Gisements de minerai de cuivre

Le cuivre est considéré comme le métal le plus couramment utilisé dans une grande variété d’industries. Des gisements de minerai de cuivre se trouvent dans presque tous les pays. Un exemple est la découverte de gisements en Arizona et au Nevada. Le minerai de cuivre est également extrait à Cuba, où les gisements d'oxydes sont courants. Au Pérou, des formations de chlorure sont exploitées.

Considérant les gisements porphyriques de minerai de cuivre ou la répartition des gisements de sulfures, on constate qu'il n'existe aujourd'hui pratiquement pas de mines enrichies. Cela est dû au fait que ce métal est utilisé depuis de nombreuses années. L'industrie traite des roches dont la concentration en cuivre est d'environ 0,5 %. Après l’aluminium et le fer, le cuivre occupe la troisième place en termes de production mondiale.

Il existe en Russie des gisements qui permettent l'extraction de minerai de cuivre en volumes assez importants. Si l'on considère la part de la Fédération de Russie dans la production mondiale de minerai, ce chiffre est de 9 %. La première place est occupée par le Chili, où est concentré jusqu'à 33 % du minerai de cuivre.

Les mines suivantes sont considérées comme les plus grands gisements :

1. Au Chili, le champ Chuquicamata. Cette mine a été développée au cours des 100 dernières années, au cours desquelles environ 26 millions de tonnes de métal ont été extraites.
2. La deuxième mine est située au Chili. Il a été ouvert en 1990.

De plus, des gisements ont été découverts au Brésil et au Pérou, ainsi qu'au Kazakhstan. Selon certains calculs, il resterait encore plus de 400 millions de tonnes du métal en question dans les entrailles de la terre.

Applications du minerai de cuivre

Considéré ressource naturelle est devenue très répandue. Comme indiqué précédemment, son extraction est réalisée depuis plusieurs décennies. Le minerai de cuivre peut contenir un assez grand nombre d'éléments utiles, par exemple de l'or et de l'argent. Sa distribution est donc assez étendue.

L'utilisation du mélange de cuivre extrait est associée à la production de divers métaux. Il existe deux principales technologies de production de cuivre :

1. hydrométallurgique;
2. pyrométallurgique.

La deuxième méthode consiste à affiner le métal au feu. Grâce à cela, le minerai peut être traité dans presque n'importe quel volume. De plus, l'exposition au feu permet d'extraire presque toutes les substances utiles de la roche. La technologie pyrométallurgique est utilisée pour isoler le cuivre des roches faiblement enrichies en métaux. La méthode hydrométallurgique est utilisée exclusivement pour le traitement des roches oxydées et natives, qui présentent également de faibles concentrations de cuivre.

En conclusion, notons que le cuivre est aujourd'hui présent dans presque tous les alliages. Son ajout en tant qu'élément d'alliage vous permet de modifier les propriétés de performance de base.

Les métaux du sous-groupe du cuivre se caractérisent par une faible activité chimique, c'est pourquoi ils se trouvent sous forme de composés chimiques, ainsi que de pépites. Il y a plusieurs siècles, le cuivre ne pouvait être trouvé que sous forme de composés soufrés - chalcopyrite et chalcocite. En effet, le cuivre a une grande affinité chimique pour le soufre. La plupart des minerais primaires contiennent du cuivre sous forme de sulfure - CuS.
Au fil du temps, surtout dans des conditions d'activité volcanique, lorsqu'il est exposé à grande quantité l'oxygène, les sulfures de cuivre sont devenus des oxydes. Des pépites de cuivre se sont formées dans la nature lors du fort chauffage du minerai de soufre oxydé. Par exemple, si des minéraux de cuivre oxydés et des minerais de soufre se trouvaient sous une épaisse couche de roche, ils étaient chauffés catastrophes naturelles et la chaleur terrestre. Dans ces « ateliers métallurgiques » naturels, des volumes colossaux de cuivre étaient fondus. Sur le territoire Amérique du Nord trouvé une pépite pesant 420 tonnes. Cependant, cela est rare : le cuivre natif sur la planète est d'environ 1 %.

Gisements mondiaux de cuivre

Une grande partie du cuivre, comme d’autres minéraux, se trouve au fond des océans. Au fond se trouvent des amas de pierres rondes contenant environ 0,5 % de cuivre. Selon les analyses des géologues, les réserves de minerai de cuivre dans l'océan atteignent 5 milliards de tonnes.
Il existe près de 250 minéraux de cuivre, mais seulement 20 sont utilisés industriellement. Les principaux minerais de cuivre comprennent :

• chalcocite - Cu 2 S, qui contient 79,8 % de cuivre
• chalcopyrite - CuFeS 2, qui contient 30 % de cuivre. Ce minerai représente près de 50 % de tous les gisements de cuivre
• bornite - Cu 5 FeS 4, contient de 52 à 65% de cuivre
• covellite - CuS, contient 64% de cuivre.

Selon les paramètres génétiques et industriels-géologiques, les gisements de cuivre sont :

• stratiforme, qui comprend des schistes cuivrés et des grès
• pyrite. Ce groupe comprend le cuivre natif et veineux
• hydrothermale
• ignés, comprenant les minerais les plus courants de type cuivre-nickel
• carbonate. Ce groupe comprend les minerais de fer-cuivre et de carbonatite.

Réserves de cuivre dans le monde

La plus grande quantité de cuivre, environ 65 %, se trouve dans le Nord et Amérique du Sud. Les États européens disposent de 15 % des ressources, les États asiatiques - 11 %, les États africains - 4,5 %.
Les plus grandes réserves confirmées de cuivre sont enregistrées au Chili. Près de 20 % des réserves mondiales s’y trouvent. Et aux États-Unis - 12,7 %. Outre ces pays, on trouve beaucoup de cuivre en Pologne, en Indonésie, en Iran, au Kazakhstan, en Chine, en Ouzbékistan, aux Philippines, ainsi qu'au Zaïre, en Zambie, au Brésil, au Canada, au Mexique, au Panama, au Pérou et en Australie. Dans chacun de ces États, selon les experts, il y en aurait environ 10 millions de tonnes.

Extraction de minerai de cuivre

En raison de la faible teneur en cuivre du minerai, son extraction nécessite le traitement de grands volumes de roche. Pour fondre 1 tonne de cuivre, il faut traiter plus de 200 tonnes de minerai.
Méthodes d’extraction du cuivre :

• méthode ouverte. Si les gisements de minerai sont situés à proximité de la surface de la terre, puis ils sont développés de cette manière, la profondeur de l'exploitation à ciel ouvert est de 150 à 300 m. La méthode se caractérise par des pertes plus faibles
• méthode souterraine. Grâce à cette méthode, le minerai est extrait à une profondeur de 500 m, et parfois de 800 à 1 000 m.

Il existe cinq systèmes technologiques pour le développement sur le terrain :

• à l'aide d'équipements automoteurs. Cette technologie est largement utilisée
• utilisant des mécanismes de vibration continue
• en utilisant un remblai goaf durcissant. Dans ce cas, il y a une extraction continue de réserves de gisements puissants avec des pertes minimes. Avec l'utilisation de tels systèmes, les pertes sont réduites de 3 à 4 fois
• méthode d'extraction du minerai en couches horizontales. Lors du remplissage des goafs (dans les mines souterraines) avec des composés durcissants, on utilise des tuyaux recouverts de caoutchouc ou de basalte, dont la durée de vie est 50 à 100 fois supérieure à celle de l'acier.
• technologie à flux cyclique pour la mise en œuvre d’opérations minières.

Centres de production de cuivre

Des centres de production de cuivre sont présents dans différentes régions de Russie. Le Kazakhstan possède les gisements de minerai les plus riches. Il existe également des gisements dans l'Oural. Selon les dernières données, la Russie occupe la première place mondiale en matière d'extraction de minerai de cuivre.
Des usines de cuivre sont construites à proximité des mines. Le facteur matière première est l’élément déterminant, en raison de la faible teneur en concentrés de la matière première. Il existe 11 complexes de cuivre situés dans l’Oural, produisant 43 % du cuivre du pays. En plus de nos propres matières premières, la production utilise également des matériaux importés du Kazakhstan. Il existe également des usines de recyclage des déchets. Par exemple, le dioxyde de soufre, un sous-produit de l’extraction du cuivre, est utilisé pour créer de l’acide sulfurique, qui est ensuite utilisé pour fabriquer des engrais.