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銅の奇跡の旅：銅鉱石がどのようにして金属に変わるか知っていますか？
銅の抽出は、鉱石から金属銅を抽出するためのさまざまな物理的、化学的、電気化学的方法を伴う複雑で多様なプロセスです。技術が進歩するにつれて、鉱物資源、現地の環境規制、その他の影響要因によって抽出方法が国ごとに異なります。
歴史的背景銅の使用には紀元前 7480 年にまで遡る長い歴史があり、北米の古代青銅文化には世界最古の銅鉱石抽出技術の 1 つが記録されています。
人類による銅の採取は、最古の銅が冷間鍛造されて工芸品が作られた新石器時代にまで遡ります。トルコ東部のチャヨニュ・テペシで発見された遺物は、紀元前7200年から6600年頃のものと考えられており、初期の人類がすでに銅を使用していたことを示している。イスラエルのティムナ渓谷は、紀元前 4000 年頃からすでに使用されていた最古の銅鉱山跡です。
製錬プロセス
20 世紀後半までは、硫化鉱石を精錬することが銅金属を抽出するほぼ唯一の方法でした。 2002 年時点で、世界の一次銅生産量の 80% は銅・鉄・硫黄鉱物から得られており、その大部分は製錬によって抽出されていました。伝統的に、輸送コストを削減するために、製錬所は鉱山の近くに設置されてきました。銅鉱石は採掘されるにつれて金属含有量が徐々に減少するため、エネルギーコストを削減するために、まず鉱石を濃縮してから精錬する必要があります。
泡浮選技術の開発は鉱物処理に大きな進歩をもたらし、銅の抽出効率を効果的に向上させ、損失を削減しました。
集中技術
21 世紀には、銅鉱石の平均品位は 0.6% 未満となり、経済的に抽出可能な鉱物の割合は総鉱石量の 2% 未満となりました。したがって、すべての採掘作業は集中的に処理する必要があります。通常の処理方法は、水中装置を使用して鉱物を分離し、泡浮選技術を利用して濃度を高めることです。
泡浮選
泡沫浮選では、粉砕された鉱石を水と化学薬品と混ぜて、硫化鉱物を気泡に付着させます。これらの気泡は泡として表面に上昇し、そこから濃縮された銅鉱物が集められます。場合によっては、他の不要な鉱物不純物を除去し、銅の純度をさらに向上させるために二次処理が行われます。
水素冶金技術
酸化銅鉱石は通常、水素冶金技術を使用して抽出されます。つまり、酸化物は堆積浸出または投棄によって浸出されます。このプロセスでは、硫酸で銅を浸出させ、続いて溶媒抽出を行って銅のホールドアップ溶液を精製します。
さまざまな鉱石タイプの化学組成と物理的特性が抽出効率に大きく影響するため、適切な抽出方法を選択することが重要です。
製錬と変換のプロセス
銅精錬から得られる銅スラグ中の銅含有量は、主に30%から70%の間です。この段階では、溶融銅スラグからニッケルと硫黄を除去します。精錬された製品はエキスパンド銅と呼ばれ、純度は 98% にも達します。このシステムは、効率的に銅金属を生産するだけでなく、硫酸などの副産物も生成し、環境保護と資源リサイクルをさらに促進します。
精製工程
銅は製錬後、火精錬によってさらに精製され、最終的に高品質の銅金属が得られます。このプロセスでは、エネルギー消費と運用の安全性の管理にも注意が払われます。
銅鉱石からのこの一連の抽出プロセスは、技術の進化を表すだけでなく、人類社会の発展の一部でもあります。銅の抽出は普通のことのように思えるかもしれませんが、そこには複数の科学的原理と技術的な課題が伴います。船舶の鉱石の種類が多様化し、需要が拡大する中、将来の採掘技術は、効率を最適化し、環境を保護する方法という大きな試練に直面することになるのでしょうか。
