Как добывают медь и делают медный кабель?

17 Ноя
2015

Медь. Нам необходимо немыслимое количество этого бесценного металла, чтобы опутать проводами современный мир.

Кеннекот, штат Юта – прародитель всех медных рудников. Он настолько глубок, что если три здания Эмпайр Стей Билдинг поставить друг на друга, они все равно не дотянут до верха. Имея невообразимую ширину в 4 километра, он настолько огромен, что является одним из немногих рукотворных сооружений, которые можно видеть из космоса.

Ежегодно из этого гигантского рудника добывают 270 тысяч тонн меди. Этого достаточно для производства электрокабеля, которым можно 750 обмотать Землю. Но чтобы добраться до драгоценной кеннекотской руды персонал карьера ежедневно должен перетряхивать по полмиллиона тонн камня. Чтобы это получалось, необходимо эффективно сочетать старые и новые технологии.

Во-первых, нужно определить зоны самой высокой концентрации медной руды. Для этого команда специалистов берет геологические образцы грунта и, используя полученные результаты, создает трехмерную карту драгоценных залежей. Они помечаются крестиками.

Следующая задача – извлечь из грунта каменный пласт, содержащий медь. Единственный способ сделать это – воспользоваться большим количеством взрывчатки высокой мощности.

Бригада подрывников делает дыры 15-метровой глубины, расположенные по принципу координатной сетки. В эти отверстия закладывают по 400 килограммов мощной взрывчатки, это количества достаточно для высвобождения 180 тысяч тонн каменной породы. Когда заряд сдетонирует, произойдет сильнейший взрыв.

Штат рабочих, занятых на участке, составляет 500 человек, поэтому очень важно, чтобы в зоне взрыва никого не было, любой отлетевший предмет может убить человека.

С оглушительным ревом земля в буквальном смысле сотрясается. Взрыв приводит в движение тысячи тонн каменистой породы. Но для Кеннекотра это обычная практика, здесь производят по три взрыва ежедневно. Когда пыль осядет, за дело возьмутся экскаваторы.

Что бы ворочать такие груды камней, в Кеннекоте имеются самые большие экскаваторы в мире. Эти «монстры» размером в собор и весом, равным весу 15 тысяч человек, за раз забирают в своих огромных ковшах сотни тонн породы.

Чтобы перетаскивать такие объемы камня, нужны и соответствующих размеров грузовики. Поэтому Кеннекот закупил парк гигантских самосвалов, каждый из которых способен отвозить целых 300 тонн груза.

Следующий этап – доставить эти груды камней на перерабатывающий завод. Для этого они ссыпают их в устрашающего вида дробильную установку, которая перемалывает камни ножами, двигающимися в противофазе.

Теперь ставшая более компактной масса насыпается на немыслимых размеров ленточный конвейер, который через «сердце» пустыни тянется на целых 8 километров.

И вот размельченный камень попадает на крупный перерабатывающий завод. Ежегодно это примечательное предприятие перерабатывает свыше миллиарда тонн породы и производит 270 тысяч тонн меди.

Сначала медь необходимо выделить. Это делается при помощи огромного прошивного стана, который, перемалывая камень, превращает его в мелкий порошок, смешиваемый затес с водой и со специальным химическим веществом – ксантатом.

Ксантат используют для отделения меди от камня. В результате получается пенистая жидкость – концентрат – которая выглядит даже более устрашающей, чем вишневая кола. Содержание меди в концентрате составляет 28%, а свыше 70% все равно приходится на примеси, такие, как железо, сера и кремний.

Эти примеси есть не что иное, как шлак, и следующая задача – попытаться избавиться от него. Выход один: подвергнуть концентрат процессу, который называется плавка – концентрат нагревают и, используя углерод, выделяют из руды кислород. В результате получается расплавленная жидкость, содержание меди в которой составляет 99,9%.

Значит, работа сделана? К сожалению, нет, так как 99,9% — это недостаточно чистый результат. Чтобы этот металл можно было продавать как медь, чистота должна составлять 99,99%.

Необходимо подвергнуть расплавленную жидкость еще одному процессу: ее разливают по плоским контейнерам и отправляют на ближайший аффинажный завод. Здесь имеет место процесс под названием электролиз, под воздействием которого металл проходит дальнейшую очистку.

Контейнеры погружают в резервуар с кислотой вместе со стальными пластинами. Через сталь пропускают электрический разряд, который притягивает частички меди. За 10-дневный период эти частички проходят сквозь кислотный раствор и накапливаются на стальных пластинах. Результат: медные пластины чистота которых составляет 99,99%.

Следующий шаг – превратить плоские медные пластины в медный кабель. В проволочном цеху предприятия Encore в Мак-Кинни, штат Техас, знают, как это сделать, используя метод под названием горячая штамповка выдавливанием. Здесь делают электрические провод ко всему: от мелких устройств до огромных агрегатов.

Для начала медные пластины нагревают до 3000 °С – этого достаточно, чтобы превратить их в расплавленную жидкость. Затем ее сливают в длинный желоб, таким образом обеспечивая непрерывное движение полутвердой меди.

Проблема в том, что если сделать из меди такой толщины сверхпрочный электропровод, он просто сломается, поэтому полутвердую медь пропускают сквозь ряд мельчайших дырочек и ждут, когда с другого конца начнет появляться провод.

Затем, чтобы кабель был прочнее, медные волокна перекручивают между собой. Для этого их наматывают на огромные бобины, после чего они пропускаются через огромную мотальную машину, которая и скручивает отдельные волокна.

Наконец, после невероятного путешествия, начавшегося в пустыне за сотни километров отсюда, тысячи тонн каменной породы превратились в медный провод.

Когда в следующий раз вы будете готовить себе кофе, или усядетесь смотреть телевизор, задумайтесь о том, какие усилия потрачены на то, чтобы сделать элементарный медный провод.


 

Комментарии:

наверх