Содержание
- Медь - металл, используемый сквозь века
- Как мы используем медь сегодня?
- Древнее использование меди
- Какие свойства делают медь полезной?
- Типы медных месторождений
- Поставка, спрос и переработка меди
- Как мы обеспечим адекватные поставки меди на будущее?
- Глобальная оценка медных ресурсов
Статуя Свободы: В 1886 году Статуя Свободы представляла наибольшее использование меди в единой структуре. Для постройки статуи было вырезано около 80 тонн медного листа и забито до толщины около 2,3 миллиметра (3/32 дюйма), или около двух копеек США, помещенных вместе. Харрис.
Медь - металл, используемый сквозь века
Медь была одним из первых металлов, которые когда-либо добывались и использовались людьми, и она внесла жизненно важный вклад в поддержание и улучшение общества со времен зарождения цивилизации. Медь впервые использовалась в монетах и украшениях, начиная примерно с 8000 г. до н.э., а примерно в 5500 г. до н.э. медные орудия помогли цивилизации выйти из каменного века. Открытие, что медь, легированная оловом, производит бронзу, ознаменовало начало бронзового века около 3000 г. до н.э.
В Соединенных Штатах в 2017 году в захоронении коренных американцев на прибрежной равнине Джорджии был найден кусок того, что считается медным браслетом. Похороны были кремацией, датируемой примерно 3500 лет назад. Медь содержала микроэлементы, которые связывали ее с геологическими отложениями в районе Великих озер. Эти открытия позволяют предположить, что между Грузией и регионом Великих озер существует большое расстояние между торговыми сетями, что намного больше, чем когда-либо было известно ранее.
Медь легко растягивается, отливается и формуется; устойчив к коррозии; и эффективно проводит тепло и электричество. В результате медь была важна для ранних людей и по-прежнему является материалом, который выбирают для различных бытовых, промышленных и высокотехнологичных применений сегодня.
Использование меди: Этот график показывает, как медь использовалась в Соединенных Штатах в течение 2017 года промышленным сектором. В качестве примера: медь, используемая в строительстве, могла бы использоваться для электропроводки, водопровода, защиты от атмосферных воздействий и многих других отдельных видов использования. Данные для этой диаграммы взяты из сводки по минеральным сырьевым материалам Геологической службы США за 2018 год.
Как мы используем медь сегодня?
В настоящее время медь используется в строительстве зданий, производстве и передаче электроэнергии, производстве электронных изделий, а также в производстве промышленного оборудования и транспортных средств. Медная электропроводка и сантехника являются неотъемлемой частью приборов, систем отопления и охлаждения, а также телекоммуникационных линий, используемых каждый день в домах и на предприятиях. Медь является важным компонентом в двигателях, электропроводке, радиаторах, разъемах, тормозах и подшипниках, используемых в легковых и грузовых автомобилях. Средний автомобиль содержит 1,5 километра (0,9 мили) медной проволоки, а общее количество меди варьируется от 20 килограммов (44 фунта) в маленьких автомобилях до 45 килограммов (99 фунтов) в роскошных и гибридных транспортных средствах.
Римская монета: Медь была одним из первых металлов, используемых для изготовления монет, и эта практика началась примерно в 8000 году до нашей эры. Показанная выше монета представляет собой римский фоллис с изображением Констанция I.
Древнее использование меди
Как и в древние времена, медь остается компонентом чеканки, используемой во многих странах, но было выявлено много новых применений. Одно из последних применений котлов включает его использование на часто прикасающихся поверхностях (например, на дверных ручках из латуни), где антимикробные свойства меди снижают перенос микробов и болезней. Производители полупроводников также начали использовать медь для схемотехники в кремниевых микросхемах, что позволяет микропроцессорам работать быстрее и использовать меньше энергии. Недавно было обнаружено, что медные роторы повышают эффективность электродвигателей, которые являются основным потребителем электроэнергии.
Медь в автомобилях: Медь является важным компонентом в двигателях, электропроводке, радиаторах, разъемах, тормозах и подшипниках, используемых в легковых и грузовых автомобилях. Средний автомобиль содержит 1,5 километра (0,9 мили) медной проволоки, а общее количество меди варьируется от 20 килограммов (44 фунта) в маленьких автомобилях до 45 килограммов (99 фунтов) в роскошных и гибридных транспортных средствах.
Какие свойства делают медь полезной?
Превосходные легирующие свойства меди сделали ее бесценной в сочетании с другими металлами, такими как цинк (для образования латуни), олово (для образования бронзы) или никель. Эти сплавы имеют желательные характеристики и, в зависимости от их состава, разработаны для узкоспециализированных применений. Например, медно-никелевый сплав применяется для корпусов судов, поскольку он не подвержен коррозии в морской воде и снижает адгезию морской флоры и фауны, такой как ракушки, тем самым уменьшая сопротивление и повышая эффективность использования топлива. Латунь более податлива и обладает лучшими акустическими свойствами, чем чистая медь или цинк; следовательно, это используется во множестве музыкальных инструментов, включая трубы, тромбоны, колокола и тарелки.
Медь в драгоценных камнях: Медь является важным элементом ряда драгоценных камней, таких как бирюза, азурит, малахит и хризоколла. Это дает этим минералам их зеленый или синий цвет и их высокую удельную массу. Вышеуказанные кабошоны являются одними из многих драгоценных камней, добытых в Аризоне.
Типы медных месторождений
Медь встречается во многих формах, но обстоятельства, которые контролируют, как, когда и где она хранится, сильно варьируются. В результате медь встречается во многих различных минералах. Халькопирит является наиболее распространенным и экономически значимым из минералов меди.
Исследования, предназначенные для лучшего понимания геологических процессов, которые вызывают залежи полезных ископаемых, в том числе залежи меди, являются важным компонентом Программы минеральных ресурсов Геологической службы США. Медные депозиты широко классифицируются на основе того, как формировались месторождения. Месторождения медных порфиров, которые связаны с магматическими вторжениями, дают около двух третей меди в мире и, следовательно, являются наиболее важным типом месторождений меди в мире. Крупные месторождения меди этого типа обнаружены в горных районах западной части Северной Америки и в Андах Южной Америки.
Другой важный тип месторождения меди - тип, содержащийся в осадочных породах, - составляет приблизительно одну четвертую часть мировых ресурсов меди. Эти отложения встречаются в таких областях, как медный пояс центральной Африки и бассейн Цехштейна в Восточной Европе.
Отдельные месторождения меди могут содержать сотни миллионов тонн медесодержащих пород и, как правило, разрабатываются с использованием открытых горных работ. Добыча полезных ископаемых, которые обычно следуют за обнаружением руды в течение многих лет, часто длятся десятилетиями. Хотя многим историческим горнодобывающим операциям не требовалось проводить свою горнодобывающую деятельность таким образом, чтобы уменьшить их воздействие на окружающую среду, действующие федеральные и государственные нормативные акты требуют, чтобы в горнодобывающих операциях использовались экологически безопасные методы для сведения к минимуму воздействия разработки полезных ископаемых на здоровье человека и экосистемы. ,
Исследования полезных ископаемых USGS помогают охарактеризовать естественное и человеческое взаимодействие между месторождениями меди и окружающими водными и наземными экосистемами. Исследования помогают определить естественные исходные условия до начала добычи и после ее закрытия. Ученые USGS изучают климатические, геологические и гидрологические переменные, чтобы лучше понять взаимодействие ресурсов с окружающей средой.
Добыча меди в Аризоне: Аризона производит больше меди, чем любой другой штат. Эта краткая история показывает, как Arizonas по добыче меди создал государство и изменил нацию.
Поставка, спрос и переработка меди
За последние 25 лет мировое производство (предложение) и потребление (спрос) меди резко возросли. Поскольку крупные развивающиеся страны вышли на мировой рынок, спрос на минеральные товары, включая медь, возрос. За последние 20 лет Андский регион Южной Америки превратился в самый продуктивный регион меди в мире. В 2007 году около 45 процентов мировой меди было добыто в Андах; Соединенные Штаты произвели 8 процентов. Практически вся медь, производимая в Соединенных Штатах, поступает в порядке убывания из Аризоны, Юты, Нью-Мексико, Невады или Монтаны.
Риск нарушения поставок меди в мире считается низким, поскольку производство меди разбросано по всему миру и не ограничивается одной страной или регионом. Однако из-за его важности в строительстве и передаче электроэнергии влияние любого нарушения подачи меди будет значительным.
Медь является одним из наиболее широко используемых металлов; примерно треть всей меди, потребляемой в мире, перерабатывается. Вторичная медь и ее сплавы могут быть переплавлены и использованы непосредственно или дополнительно переработаны в рафинированную медь без потери каких-либо химических или физических свойств металлов.
Добыча меди в Аризоне: Аризона производит больше меди, чем любой другой штат. Эта краткая история показывает, как Arizonas по добыче меди создал государство и изменил нацию.
Юта медный рудник: Видимый из космоса, медный рудник Бингам Каньон в штате Юта произвел более 12 миллионов тонн порфировой меди. Шахта имеет высоту более 4 километров (2,5 мили) в поперечнике и глубину 800 метров (0,5 мили) и является одним из инженерных чудес света. Фотография К.Г. Каннингем, USGS.
Как мы обеспечим адекватные поставки меди на будущее?
Чтобы помочь предсказать, где могут быть расположены будущие ресурсы меди, ученые USGS изучают, как и где известные ресурсы меди сосредоточены в земной коре, и используют эти знания для оценки потенциала необнаруженных ресурсов меди. Геологическая служба США разработала и усовершенствовала методы оценки минерально-сырьевого потенциала для поддержки управления федеральными землями и для лучшей оценки доступности минеральных ресурсов в глобальном контексте.
В 1990-х годах USGS провела оценку ресурсов меди в США и пришла к выводу, что осталось найти столько же меди, сколько уже было обнаружено. В частности, USGS обнаружил, что было обнаружено около 350 миллионов тонн меди, и, по оценкам, около 290 миллионов тонн меди остались неоткрытыми в Соединенных Штатах.
Потребление меди: Качества меди, которые сделали ее предпочтительным материалом для различных бытовых, промышленных и высокотехнологичных применений, привели к устойчивому росту мирового потребления меди. Исследования потребления меди в USGS показывают некоторые интересные тенденции за период с 1990 по 2012 годы. Потребление меди в странах с развивающейся экономикой, таких как Китай и Индия, значительно выросло, тогда как уровень потребления в Соединенных Штатах несколько снизился. До 2002 года Соединенные Штаты были ведущим потребителем меди и ежегодно использовали около 16 процентов всей мировой рафинированной меди (около 2,4 миллиона тонн). В 2002 году Китай обогнал Соединенные Штаты как крупнейшего в мире потребителя рафинированной меди. Быстро развивающаяся экономика Китая способствовала четырехкратному увеличению годового потребления рафинированной меди в течение 12 лет с 2000 по 2012 год. График по USGS.
Глобальная оценка медных ресурсов
По данным USGS, по двум типам месторождений была обнаружена неизученная медь, на долю которой приходится около 80 процентов мирового предложения меди. Месторождения медных порфиров составляют около 60 процентов мировых запасов меди. В порфировых месторождениях меди меднорудные минералы распространяются в магматических интрузиях. Находящиеся в осадочных породах пластовые медные отложения, в которых медь сосредоточена в слоях в осадочных породах, составляют около 20 процентов идентифицированных в мире ресурсов меди. Во всем мире шахты этих двух типов месторождений производят около 12 миллионов тонн меди в год.
В этом исследовании рассматривалась возможность открытых и скрытых отложений в пределах 1 километра от поверхности для порфировых отложений и до 2,5 километров от поверхности для отложенных пластовых отложений. Для порфировых отложений было разграничено 175 путей; 114 трактов содержат 1 или более выявленных месторождений. Пятьдесят участков были разграничены для отложенных отложений пластовой меди; 27 содержат 1 или более идентифицированных месторождений.
Результаты оценки представлены по типу месторождения по 11 регионам (таблица 1). Средний суммарный нераскрытый ресурс для порфировых месторождений составляет 3100 млн. Тонн, а средний суммарный нераскрытый ресурс для отложений, содержащихся в осадочных отложениях, составляет 400 млн. Тонн, а в мире в общей сложности - 3500 млн. Тонн меди. Диапазоны оценок ресурсов (между 90-м и 10-м процентилями) отражают геологическую неопределенность в процессе оценки. Приблизительно 50 процентов от общемирового объема приходится на Южную Америку, Южную Центральную Азию, Индокитай и Северную Америку вместе взятые.
Карта медного месторождения: Распределение известных месторождений меди в 2008 году. Красный цвет указывает на медь, связанную с магматическими интрузиями (месторождения медных порфиров), а синий указывает на медь, содержащуюся в осадочных породах (медные отложения, находящиеся в осадочных отложениях). Карта по USGS. Увеличить карту.
Южная Америка имеет наибольшие выявленные и нераскрытые запасы меди (около 20 процентов от общего количества необнаруженных запасов). Крупнейшие в мире порфировые месторождения добываются в этом регионе. Чили и Перу входят в число ведущих стран мира по производству меди.
Центральная Америка и Карибский бассейн в Панаме находятся два неосвоенных гигантских (> 2 миллиона тонн меди) порфировых месторождения меди. Большая часть необнаруженных ресурсов находится в поясе, который простирается от Панамы до юго-западной Мексики.
Северная Америка в нем находятся высокоминерализованные участки порфировой меди, которые включают сверхгигантские (> 25 миллионов тонн меди) порфировые месторождения в северной Мексике, на западе США и на Аляске, а также гигантские месторождения в западной части Канады. Оцененные нераскрытые порфировые медные ресурсы примерно равны выявленным ресурсам.
Ведущими производителями меди в США являются Аризона, Юта, Нью-Мексико, Невада и Монтана. По оценкам, в Соединенных Штатах в неоткрытых отложениях отложенной пластовой меди в Мичигане, Монтане и Техасе содержится примерно в три раза больше меди, чем было установлено. Известны два гигантских месторождения в Мичигане и Монтане.
Северо-Восточная Азия является относительно недооцененным, со скромными выявленными запасами порфировой меди и только одним выявленным гигантским порфировым месторождением меди. Тем не менее, средние нераскрытые ресурсы оцениваются как достаточно большие. Этот регион имеет наибольшее соотношение неоткрытых к выявленным ресурсам в исследовании.
Северная Центральная Азия имеет 35 месторождений порфирной меди, в том числе супергигантское месторождение в Монголии и гигантское месторождение в Казахстане. Предполагается, что площадь тракта примерно в три раза превышает количество выявленных порфировых медных ресурсов. В этом регионе также расположены три гигантских отложенных пластовых месторождения меди в Казахстане и России. По оценкам USGS, может присутствовать столько отложенной в пластах меди, сколько было обнаружено.
Южная Центральная Азия и Индокитай менее тщательно изучены, чем многие другие части мира; однако на Тибетском нагорье к настоящему времени выявлено четыре гигантских месторождения порфириевой меди. Неоткрытые отложения порфировой меди могут содержать в восемь раз больше идентифицированного количества меди.
Архипелаги Юго-Восточной Азии размещение месторождений медного порфира с высоким содержанием золота, таких как сверхгигант в Индонезии, и около 16 месторождений в Индонезии, Папуа-Новой Гвинее и на Филиппинах. Хотя некоторые части региона хорошо изучены, нераскрытые порфировые ресурсы, вероятно, превысят идентифицированные ресурсы.
Восточная австралия имеет одно гигантское порфировое месторождение меди и несколько небольших порфировых месторождений. Скромные нераскрытые ресурсы ожидаются под прикрытием. Австралия была ведущим производителем меди на протяжении десятилетий.
Восточная Европа и Юго-Западная Азия с древних времен добывали медь, и недавно были обнаружены гигантские порфировые месторождения меди. Необнаруженная медь, по прогнозам, будет примерно вдвое больше выявленных ресурсов, как для порфировых месторождений вдоль пояса из Румынии через Турцию и Иран, так и для отложенных отложений в Афганистане.
западная Европа имеет крупнейшее в мире отложенное пластовое месторождение меди в Польше. Необнаруженные находящиеся в осадочных породах пластовые медные ресурсы на юго-западе Польши, по оценкам, превышают выявленные ресурсы примерно на 30 процентов.
Африка и Ближний Восток имеют крупнейшее в мире накопление отложенных отложений пластовой меди с 19 гигантскими месторождениями в Центральноафриканском медном поясе в Демократической Республике Конго и Замбии. Значительные нераскрытые запасы меди еще предстоит обнаружить.