Медь, вероятно, была первым металлом, который начал использовать человек. Считается, что люди эпохи неолита использовали камень вместо камня к 8000 г. до н.э. Около 4000 г. до н.э. египтяне отливали медь в формах. К 3500 г. до н.э. его начали сплавлять с банка для производства бронзы. Он непрозрачный, яркий и имеет металлический лососево-розовый цвет на свежеразломанных поверхностях, но вскоре становится тускло-коричневым. Кристаллы встречаются редко, но при формировании имеют кубическую или додекаэдрическую форму, часто располагаются в ветвящихся агрегатах. Большинство из них встречается в виде неправильных, уплощенных или ветвящихся масс. Это один из немногих металлов, которые встречаются в «самородной» форме, не будучи связанными с другими элементами. Самородная медь, по-видимому, является вторичным минералом, результатом взаимодействия медьсодержащих растворов и железосодержащих полезные ископаемые.

Название: От латинского cuprum, в свою очередь, от греческого kyprios, Кипр, на каком острове раньше производился металл.

Химия: Обычно с небольшим количеством других металлов.

Объединение: Сереброхалькоцит, борнит, куприт, малахит, азуриттенорит, железо оксиды, многие другие минералы.

химические свойства

Медь — это химический элемент с символом Cu и атомным номером 29. Это мягкий, ковкий и пластичный металл с очень высокой тепло- и электропроводностью. Вот некоторые из ключевых химических свойств меди:

  1. Атомный номер: 29
  2. Атомный вес: 63.55
  3. Плотность: 8.96 г / см³
  4. Температура плавления: 1,083 ° C (1,981 ° F)
  5. Температура кипения: 2,562 ° C (4,644 ° F)
  6. Степени окисления: +1, +2
  7. Электроотрицательность: 1.9
  8. Энергия ионизации: 745.5 кДж/моль
  9. Теплопроводность: 401 Вт/(м·К)
  10. Электропроводность: 59.6 × 10^6 См/м

Медь также обладает высокой реакционной способностью с некоторыми кислотами и неметаллами, такими как кислород и сера, поэтому со временем на нем часто появляется зеленоватый налет при воздействии воздуха и влаги. Эта патина на самом деле представляет собой слой карбоната меди, который защищает основной металл от дальнейшей коррозии.

Физические свойства

Цвет Красный на свежей поверхности, тускло-коричневый на потускневшей поверхности.
Полоса Металлик медно-красный
Блеск Металлический
Расщепление Ничто
Прозрачность Непрозрачные
Твердость по Моосу 2.5 - 3
Удельный вес 8.9
Диагностические свойства Цвет, блеск, удельный вес, ковкость, пластичность.
Кристальная система Изометрический
Упорство Податливый
Перелом Плохо отделанный
Плотность 8.94 – 8.95 г/см3 (измерено) 8.93 г/см3 (рассчитано)

Оптические свойства

Медь имеет кое-что интересное. оптические свойства которые сделали его полезным в различных приложениях. Вот некоторые из его оптических свойств:

  1. Цвет: медь имеет характерный красновато-оранжевый цвет в чистом виде, но она также может казаться коричневой или серой в зависимости от обработки поверхности и присутствия других элементов или соединений.
  2. Блеск: медь имеет яркий металлический блеск, что означает, что она хорошо отражает свет и выглядит блестящей.
  3. Прозрачность: медь непрозрачна для видимого света, а это означает, что свет не может проходить через нее.
  4. Отражательная способность: медь обладает высокой отражательной способностью, что означает, что она очень эффективно отражает свет от своей поверхности. Это делает его полезным в приложениях, где желательно отражение, например, в зеркалах.
  5. Электропроводность: медь является отличным проводником электричества, что делает ее полезной в электропроводке и других приложениях, где необходимо эффективно проводить электричество.
  6. Теплопроводность: медь также является отличным проводником тепла, что делает ее полезной в таких приложениях, как радиаторы и кастрюли.
  7. Спектры поглощения: Медь имеет разные спектры поглощения в видимой и инфракрасной областях, которые можно использовать для целей анализа и обнаружения.

В целом, оптические свойства меди делают ее универсальным материалом, который можно использовать в самых разных областях.

Классификация медных минералов

Медные минералы можно классифицировать на основе их химического состава и кристаллической структуры. Некоторые общие классификации включают:

  1. Самородная медь: Медь в чистом металлическом виде, обычно встречающаяся в виде самородков или проволоки.
  2. Сульфиды: Минералы сульфида меди включают халькопирит (CuFeS2), борнит (Cu5FeS4), халькоцит (Cu2S), ковеллит (CuS) и энаргит (Cu3AsS4).
  3. Оксиды: минералы оксида меди включают куприт (Cu2O) и тенорит (CuO).
  4. Карбонаты: минералы карбоната меди включают малахит (Cu2CO3(OH)2) и азурит (Cu3(CO3)2(OH)2).
  5. Силикаты: минералы силиката меди включают хризоколла (CuSiO3·2H2O) и диоптаз (CuSiO2(ОН)2).
  6. Самородные элементы: медь также может встречаться в чистом металлическом виде в виде дендритных или проволочных структур.

Эти минералы можно найти в различных геологических условиях, в том числе в медно-порфировых породах. депозиты, месторождения массивных сульфидов в вулканических породах, месторождения меди в осадочных породах и скарн депозиты.

Общие медные минералы и их свойства

Вот некоторые распространенные минералы меди и их свойства:

  1. Халькопирит: это наиболее распространенный минерал меди, имеющий химическую формулу CuFeS2. Халькопирит имеет медно-желтый цвет, металлический блеск и твердость 3.5-4 по шкале Мооса. Часто встречается с другими сульфидными минералами.
  2. Борнит: Борнит, также известный как павлинья руда из-за переливчатого фиолетово-синего цвета, имеет химическую формулу Cu5FeS4. Он имеет твердость 3 по шкале Мооса и часто встречается в гидротермальных жилах с другими медными минералами.
  3. Малахит: Этот зеленый минерал имеет химическую формулу Cu2CO3(OH)2 и образуется при выветривание of медная руда депозиты. Он имеет твердость 3.5-4 по шкале Мооса и часто используется в качестве декоративного камня.
  4. Азурит: этот голубой минерал имеет химическую формулу Cu3(CO3)2(OH)2 и также образуется в результате выветривания меди. рудные месторождения. Он имеет твердость 3.5-4 по шкале Мооса и часто встречается в сочетании с малахитом.
  5. Куприт: Этот красный минерал имеет химическую формулу Cu2O и образуется в результате окисления сульфидов меди. Он имеет твердость 3.5-4 по шкале Мооса и часто встречается в ассоциации с другими минералами меди.
  6. Ковеллит: этот иссиня-черный минерал имеет химическую формулу CuS и часто встречается в гидротермальных жилах вместе с другими сульфидными минералами. Имеет твердость 1.5-2.5 по шкале Мооса.
  7. Тетраэдрит: этот серо-черный минерал имеет химическую формулу Cu12Sb4S13 и часто встречается в гидротермальных жилах с другими сульфидными минералами. Имеет твердость 3-4 балла по шкале Мооса.

Это всего лишь несколько примеров из множества существующих минералов меди, и их свойства могут варьироваться в зависимости от их конкретного химического состава и геологического контекста.

Факторы, влияющие на минерализацию меди

Существует несколько факторов, которые могут влиять на формирование и концентрацию медной минерализации, в том числе:

  1. Геология: наличие подходящего хозяина горные породы и благоприятные геологические структуры, такие как неисправности или трещины, могут обеспечивать пути для минерализующих флюидов, чтобы течь и откладывать минералы меди.
  2. Тектоническая обстановка: Медная минерализация часто связана с областями тектонической активности, такими как зоны субдукции, где магма и гидротермальные жидкости могут быть получены и транспортированы на поверхность Земли.
  3. Температура и давление: минерализация меди обычно связана с гидротермальной активностью, на которую влияют условия температуры и давления. Условия высокой температуры и высокого давления могут способствовать отложению медных минералов.
  4. Химический состав флюидов: химический состав минерализующих флюидов, включая их рН, степень окисления и концентрацию металлов и лигандов, может влиять на растворимость и отложение медных минералов.
  5. Время: чем дольше активна система минерализации, тем больше возможностей для накопления минералов меди и образования экономически выгодных месторождений.

Методы разведки медных минералов

Разведка медных минералов обычно включает комбинацию методов, включая геологическое картирование, геохимический отбор проб, геофизические исследования и бурение.

Геологическое картирование включает детальное изучение и картографирование поверхностных пород и обнажений для выявления геологических особенностей, связанных с медным оруденением, таких как изменение зоны, жилы и брекчии.

Геохимический отбор проб включает сбор и анализ образцов горных пород, почвы и воды для обнаружения аномальных концентраций меди и других элементов, связанных с минерализацией.

Геофизические исследования используют различные методы, в том числе магнитные, гравиметрические и электромагнитные, для выявления изменений физических свойств горных пород, которые могут свидетельствовать о наличии медного оруденения.

Бурение используется для проверки и подтверждения наличия и степени орудения меди на глубине. Diamond бурение является наиболее распространенным методом, но могут использоваться и другие методы, такие как бурение с обратной циркуляцией.

Современные методы разведки также используют технологии дистанционного зондирования, такие как спутниковые изображения и аэрофотосъемка, чтобы помочь определить потенциальные области для дальнейших исследований.

Вхождение

Медь является относительно распространенным элементом в земной коре с предполагаемой концентрацией около 50 частей на миллион (млн). Он содержится в различных минералах, включая халькопирит (CuFeS2), борнит (Cu5FeS4), халькоцит (Cu2S), куприт (Cu2O), малахит (Cu2CO3(OH)2) и азурит (Cu3(CO3)2(OH)2). , среди прочих.

Месторождения меди обычно образуются в результате гидротермальных процессов, связанных с магматической активностью. Эти процессы включают циркуляцию горячих, богатых минералами флюидов через трещины и другие отверстия в окружающей породе. По мере охлаждения флюидов минералы, которые они несут, откладываются в жилах, трещинах и других структурных особенностях.

Медь также содержится в осадочные породы и в некоторых отложениях, связанных с вулканической деятельностью. Кроме того, медь в следовых количествах содержится в морской воде, хотя ее концентрация слишком мала, чтобы добыча полезных ископаемых была экономически выгодной.

Геологические условия медного оруденения

Медная минерализация может происходить в различных геологических условиях, но наиболее распространенными из них являются:

  1. Медно-порфировые месторождения: это самые важные в мире источники меди, связанные с крупными интрузивными Магматические породы. Медно-порфировые месторождения образуются в неглубокой коре (на глубине 1-6 км), когда горячие, богатые металлами флюиды поднимаются из остывающих магматических очагов и сталкиваются с более холодными породами, вызывая осаждение меди и других металлов в окружающих породах.
  2. Месторождения меди в отложениях: эти отложения встречаются в осадочных породах, образовавшихся в морской или озерной среде. Медь обычно ассоциируется с сланец, песчаник, и карбонатные породы, а отложения могут быть стратиформными (параллельными залеганию) или структурно контролируемыми.
  3. Вулканогенный массивный сульфид (ЗИС) депозиты: обычно это отложения малого и среднего размера, которые образуются на морском дне или вблизи него в вулканических или осадочных породах. Они характеризуются высоким содержанием меди, цинк, вести, и другие металлы, и часто связаны с гидротермальными источниками на морском дне.
  4. Медные скарны: Это гидротермальные месторождения которые встречаются в карбонатных породах, обычно вблизи интрузий гранитных или диоритовых пород. Скарновые месторождения обычно характеризуются высоким содержанием меди, а также значительным количеством других металлов, таких как золото, Серебряный, и молибден.
  5. Месторождения оксида меди: Эти месторождения обычно находятся вблизи поверхности и образуются в результате выветривания и окисления сульфидных минералов меди. Обычно они встречаются в засушливых или полузасушливых регионах, где минералы меди выщелачиваются из горных пород кислыми грунтовыми водами и накапливаются в виде минералов оксида меди.

Это лишь некоторые из наиболее распространенных геологических условий медной минерализации, но есть и многие другие.

Важность медных минералов

Медные минералы важны, потому что они являются основным источником металлической меди, ценного промышленного металла, используемого в самых разных областях. Медь является отличным проводником электричества и широко используется в электротехнической и электронной промышленности для изготовления проводов, двигателей, генераторов и другого оборудования. Медь также используется в строительстве, сантехнике и системах отопления из-за ее высокой теплопроводности и устойчивости к коррозии. Кроме того, медь используется в производстве латуни и бронзы, двух важных сплавов, используемых при производстве различных изделий. Медь также является важным питательным веществом для здоровья человека, выполняя ряд биологических функций в организме, включая образование эритроцитов и поддержание здоровой соединительной ткани.

Область использования

Медь находит широкое применение в различных отраслях промышленности благодаря своей превосходной электропроводности, ковкости, пластичности и коррозионной стойкости. Некоторые из основных областей, где используется медь, включают:

  1. Электротехническая промышленность: Медь является металлом с высокой проводимостью и широко используется в электропроводке, производстве и передаче электроэнергии. Он также используется в производстве двигателей, трансформаторов, выключателей и другого электрооборудования.
  2. Строительная промышленность: медь используется в водопроводе, кровле и облицовке из-за ее коррозионной стойкости и долговечности. Он также используется в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.
  3. Автомобильная промышленность: Медь используется в производстве радиаторов, теплообменников и электропроводки.
  4. Электронная промышленность: Медь используется в производстве печатных плат, компьютерных микросхем и других электронных компонентов.
  5. Медицинская промышленность: медь используется в медицинском оборудовании, таком как рентгеновские аппараты, из-за ее превосходной электропроводности и рентгеноконтрастности.
  6. Чеканка: Медь используется в производстве монет из-за ее прочности и устойчивости к коррозии.
  7. Декоративное применение: медь используется в ювелирных изделиях, скульптурах и других декоративных изделиях из-за ее привлекательного красновато-коричневого цвета и пластичности.
  8. Антимикробные свойства: Медь обладает естественными антимикробными свойствами и используется в производстве больничного оборудования, дверных ручек и других поверхностей, к которым часто прикасаются, чтобы уменьшить распространение инфекций.

В целом, медь является универсальным металлом с широким спектром применения в различных отраслях и областях применения.

Глобальное распределение медных минералов

Минералы меди находятся во многих частях мира, и производство меди является основной отраслью промышленности во многих странах. В число ведущих стран-производителей меди в мире входят Чили, Перу, Китай, США, Австралия, Демократическая Республика Конго, Замбия, Россия и Канада.

Чили является крупнейшим производителем меди в мире, на ее долю приходится примерно 28% мирового производства меди в 2020 году. Перу является вторым по величине производителем, за ним следуют Китай и США. Другие крупные страны-производители меди включают Индонезию, Мексику, Казахстан и Польшу.

Минералы меди обычно встречаются в ассоциации с другими минералами, такими как золото, серебро, свинец и цинк, и часто извлекаются как побочные продукты этих других металлов. Некоторые из наиболее важных медных месторождения полезных ископаемых в мире включают рудник Chuquicamata и рудник Escondida в Чили, рудник Grasberg в Индонезии и рудник Olympic Dam в Австралии.

  • В США, как удивительно большие массы и превосходные крупные кристаллы в месторождениях полуострова Кевино, Кивино и Хоутон, штат Мичиган; в нескольких порфировые месторождения в Аризоне, в том числе на шахте New Cornelia, Ajo, Pima Co.; Медная Королева и другие рудники в Бисби, Кочиз Ко.; и в Ray, Gila Co.; аналогично на руднике Чино в Санта-Рите, Грант Ко., Нью-Мексико.
  • В Намибии на руднике Онганджа в 60 км к северо-востоку от Виндхука и в Цумебе.
  • В крупных кристаллах из Туринского рудника, Богословск, Уральские горы, Россия.
  • В Германии, в Райнбрайтбахе, Северный Рейн-Вестфалия, и на руднике Фридрихсеген, недалеко от Бад-Эмса, Рейнланд-Пфальц.
  • В прекрасных образцах из многих шахт в Корнуолле, Англия.
  • В Австралии, в Брокен-Хилл, Новый Южный Уэльс.
  • В Чили, в Андаколье, недалеко от Кокимбо. Из Боливии, в Корокоро.

Спрос на медь и тенденции производства

Медь — это широко используемый металл с широким спектром применения, включая электропроводку, сантехнику, строительство и электронику. В результате мировой спрос на медь сильно зависит от тенденций в этих отраслях.

За последние несколько десятилетий спрос на медь неуклонно рос из-за растущего использования электронных устройств, развития инфраструктуры в странах с развивающейся экономикой и электрификации транспорта. По данным Международной исследовательской группы по меди (ICSG), мировое потребление меди росло в среднем на 3.4% в год в период с 2000 по 2019 год.

Производство меди также увеличилось, чтобы удовлетворить этот растущий спрос. Крупнейшими производителями меди являются Чили, Перу, Китай, США и Демократическая Республика Конго. В 2020 году мировая добыча меди оценивалась примерно в 20 миллионов метрических тонн.

Однако на производство меди могут влиять различные факторы, такие как стихийные бедствия, забастовки и колебания цен на сырьевые товары. Например, пандемия COVID-19 в 2020 году привела к временному снижению производства меди из-за закрытия шахт и сбоев в цепочке поставок.

В целом ожидается, что в ближайшие годы спрос на медь будет продолжать расти за счет роста использования возобновляемых источников энергии, электромобилей и других высокотехнологичных приложений.

Рекомендации

Боневиц, Р. (2012). Камни и минералы. 2-е изд. Лондон: Издательство ДК.
Справочник минералогии.org. (2019). Справочник минералогия. [онлайн] Доступно по адресу: http://www.handbookofmineralogy.org [По состоянию на 4 марта 2019 г.].
Mindat.org. (2019). Медь: информация о минералах, данные и местонахождение..
Доступно по адресу: https://www.Mindat.org/min-727.html [По состоянию на 4 марта 2019 г.].