Les Echos: медь из самого сердца Сибири обещает стать «новой русской нефтью»

Медь известна человеку с древнейших времен, ее научились добывать и использовать для создания орудий, посуды украшений. Популярность этого металла сегодня обусловлена высокой электропроводимостью. Поэтому его используют в изготовлении кабелей, электропроводов, в промышленности, электротехнике.

Славянские украшения из меди
В России добыча меди осуществляется постоянно, не прекращаясь, открываются новые рудники, совершенствуются технологии обработки руды.

Геологические особенности добычи

Медь не содержится в земной коре в чистом виде, она является одной из составляющих руды. Выделяют несколько видов медьсодержащих минералов:

Халькозин

• халькозин, его еще называют медным блеском, это минерал, в состав которого, кроме меди, входит сера, иногда серебро. Такая руда считается богатой, поскольку в ней содержится до 79% чистого металла.;
• халькопирит – минерал, содержащий медь, железо и серу, это наиболее распространенная в природе руда, в основном все производство ведется на основе разработки халькопиритовых (колчеданных) месторождений;
• куприт – это минеральная руда с самым высоким содержанием металла, но в природе встречается редко, а обнаружить месторождение считается большой удачей.

Поскольку добыча меди осуществлялась с древнейших времен месторождения заметно истощились. Если ранее считалось нормой содержание медной руды в почве свыше 5%, то сегодня активно разрабатываются рудники с содержанием от 0,5%.

Халькопирит

Это говорит не только об истощении породы, но и о высоких технологиях обработки руды и разнообразии способов обогащения, в результате чего из руды можно извлечь максимум металла.

География медных месторождений довольно обширна, они присутствуют на всех континентах. По подсчетам специалистов во всех разведанных на сегодняшний день местах можно добыть 5 миллиардов тонн. Это невысокий показатель, но он совсем не говорит об исчезновении металла.

Большую роль играет вторичная обработка меди. Этот металл легко поддаётся плавлению, его просто выделить из различных сплавов, поэтому широко развита отрасль переработки медных изделий.

Повторная плавка осуществляется с незначительными потерями, при этом затрачивается в несколько раз меньше ресурсов (трудовых, энергетических, материальных), чем при добыче.

Рынок меди в России и его основные игроки

Отечественная история добычи меди берёт начало ещё в XVII веке — именно в то время на территории тогдашней Российской империи построили первые медеплавильные месторождения. Впрочем, они не проработали и 10 лет, а настоящий подъём в развитии медного дела произошёл только в XX столетии.

В 2022 году России добыла из недр 1,145 млн т меди и произвела чуть больше 1 млн т рафинированной меди (причём производство последней превышает миллионную отметку уже третий год подряд).

По-настоящему крупных игроков на отечественном рынке трое. Это Уральская горно-металлургическая и Русская медная компания. Независимые предприятия тоже есть, однако объёмы добываемой ими меди исчисляются тысячами и составляют лишь несколько процентов от общероссийской добычи.

Основные медные месторождения в России

Как это делается: добыча меди

По доказанным запасам металла в недрах России, она занимает 7 место, при этом имеет лишь 3% (20 миллионов тонн) от общего объема медных залежей. По объемам добычи Россия также на седьмом месте, но дает 4% от общемирового объема.

Экспорт меди из стран лидеров по добычи меди

Самые крупные месторождения сосредоточены в Таймырском административном округе, среди них активно разрабатываются:

• Норильск-1;
• Октябрьское;
• Талнахское.

В приволжском и Уральском федеральных округах также имеются активные месторождения:

• Учалинское;
• Сибайское;
• Гайское;
• Юбилейное –недавно обнаруженное и на сегодняшний день его только готовят к разработке;
• Подольское – имеет большие залежи медной руды – законсервировано и находится в государственном резерве.

Богата медью и Читинская область, здесь расположено одно из крупнейших месторождений не только в России, но и в мире – Удоканское месторождение. Здесь ежегодно добывают порядка 15 миллион тонн, но оно в данный момент разрабатывается не на полную мощность, причиной тому является отсутствие инфраструктуры.

Запасы меди

Нет хорошего транспортного сообщения, значительная удаленность от перерабатывающих и обогатительных заводов. В ближайшее время «Металлоинвест» – компания, владеющая правом разрабатывать Удоканское месторождение, планирует увеличить объемы добычи вдвое.

Экономический смысл в мероприятиях по созданию развернутой инфраструктуры есть – Удоканское месторождение представляет в большей части медные песчаники, которые имеют практически монометаллический состав с незначительными примесями серебра, что значительно упрощает процесс обогащения.

Глубина различных рудников страны

Талнахский рудник расположен в северо-западной части Сибирской платформы. Он также относится к крупнейшим месторождениям России по объемам медной руды, особенностью которой является постоянство состава с преобладанием халькопирита.

Медь извлекают из руды, сульфидов железа и меди

Добыча здесь осуществляется подземным способом, общая протяженность шахт составляет 12 км, а наибольшая ширина зафиксирована в 3,5 км. Параллельно с медью на этом месторождении добывают никель.

Одно из старейших месторождений в России, которое начали разрабатывать промышленным способом – Дегтярское. Оно расположено на Уральском хребте, в промышленной разработке с 1914 года, хотя разведано было еще в 1888 году.

В настоящее время разработка его приостановлена из-за невысокого содержания металла в руде, однако, по оценкам, медоносная руда здесь еще не выработана. Но поскольку разработка этого рудника ведется подземным способом, а он довольно дорогой, то в настоящий момент шахты не рентабельны.

Значение меди в мире

Особенности меди

Медь была одним из первых металлов, которые узнала и стала использовать человеческая цивилизация. Производство ее человек изобрел раньше, чем железо.

Медь – второй после алюминия наиболее потребляемый мировой экономикой цветной металл.

Название свое это металл получил от имени острова Кипр.

Из чего она состоит? В ее структуре множество кристаллов: никель, цинк, молибден, золото, кальций, серебро, свинец, железо, кобальт и многие другие.

А высокая электропроводность сделала ее особенно ценным электротехническим материалом, из которого изготавливают обмотки трансформаторов и генераторов, провода линий электропередачи, внутреннюю электропроводку.

Справка. Ранее на электропровод тратилось до половины всей произведенной в мире меди, то сегодня этим целям служит более доступный алюминий. А сама медь становится наиболее дефицитным цветным металлом.

Широко используются и сплавы меди – с цинком (латунь), с оловом или алюминием (бронза) и др.

Добыча

Медные руды добываются в 50 странах.
Таб. 1. Крупнейшие производители в мире по итогам 2014-2015 гг.

Источник: сайт people.conomy.ru

Основные производственные мощности медедобывающих предприятий сосредоточены в Южной Америке. Именно здесь добывается 41,2% мировых объемов медной руды, 19,8% приходится на долю азиатских стран.

Иначе выглядит ситуация в производстве рафинированной меди:
Таб. 2. Сравнительная характеристика объемов добычи рафинированной меди по регионам планеты, тыс. тонн

Источник: сайт people.conomy.ru

Производство рафинированной меди по итогам за 2015 год сосредоточено в азиатском регионе (51,2%). На долю Южной Америки, лидера добычи медной руды, приходится 14,9%. Здесь он уступает даже Европе.

Рис. 1. Распределение вклада континентов

Почти 80% всей меди было произведено из первичного сырья, оставшиеся 20% выпущены из медного лома. В мировом производстве меди сохраняется высокая консолидация – треть ее (34,8%) в 2015 г приходилось на пятерку крупнейших производителей, в которую входят:

• Codelco (Чили).
• Freeport-McMoRan (США).
• Glencore (Швейцария).
• BHP Billiton (Австралия).
• Southern Copper (Мексика).

Справочно. Компания Wood Mackenzie (Brook Hunt) в 2014 году опубликовала прогноз производства меди в мире на период до 2025 года.

Wood Mackenzie — глобальная группа исследований в области энергетики, химических веществ, возобновляемых источников энергии, металлов и горнодобывающей промышленности, имеющая международную репутацию для предоставления всеобъемлющих данных, письменного анализа и консультаций. В 2015 году компания была приобретена американской аналитической компанией и аналитической компанией Verisk Analytics (en.wikipedia.org).
Таб. 3. Прогнозные данные на 2014-2025 год

Источник: Wood Mackenzie (Brook Hunt)

По данным компании, мировая добыча в 2016 году составила 19,9 млн тонн, а ее производство достигло 22,5 млн.

Запасы

По данным за 2014 год, территории Северной и Южной Америки владели почти 60% всех мировых запасов, больше половины которых зафиксированы в Чили. А в масштабах планеты на долю этой страны приходится 34% залежей этого цветного металла.

Рис. 2. Месторождения меди в мире 2014 год Источник: сайт mining-prom.ru

На долю РФ приходилось 5% разведанных запасов меди в мире (после Чили, США, Перу и Австралии это 5-е место).

По оценкам геологов, порядка 5 млрд тонн запасов медной руды находится на дне океанов.

Как осуществляется процесс добычи медной руды

В зависимости от того на какой глубине расположены залежи медной руды, процесс добычи может осуществляться разными способами: подземным и открытым.

Сплавы меди в различных местах добычи

Подземный предусматривает строительство шахт, которые глубоко уходят под землю, а их протяженность иногда достигает нескольких километров. Шахты оборудуются лифтами-клетями, осуществляющими доставку работников и техники под землю, а также служат подъемным механизмом для добытой руды на поверхность.

Под землей порода разрушается специальным буровыми механизмами, которые оснащены большими конусообразными шипами, они врезаются в почву, разрушая ее. Затем с помощью ковшей происходит забор породы и ее погрузка на транспортные средства.

Для обеспечения безопасной эксплуатации под землей создаются промежуточные станции для шахтеров, и наземные сооружения – вышки, которые обеспечивают работу лифтов. После доставки породы на поверхность ее направляют на обогатительные и перерабатывающие комбинаты.

Расположение медных рудников в мире

Открытый способ добычи используется, когда залежи расположены глубоко, до 400 — 500 метров. Вначале снимается верхний слой пустой породы, затем происходит выемка медной руды. Это достаточно твердый слой и для облегчения процесса применяют взрывные устройства.

Буровыми установками взрывчатка закладывается на определенную глубину, после осуществления взрыва, разрушенную породу грузят с помощью экскаваторов на самосвалы и вывозят из карьера. Недалеко от карьера располагается станции переработки руды, которую сюда доставляю самосвалы. Дальнейшая обработка горной породы осуществляется стандартным способом, который используется также и для руды, добытой подземным способом.

Как осуществляется производство меди

После добычи медной руды ее доставляют на обогатительный комбинат, где на первом этапе осуществляют ее дробление, поскольку иногда куски пород достигают одного метра. Происходит это на мощных дробильных аппаратах, которые способны обработать до 4 тысяч тонн породы в час.

Упрощенная схема переработки медной руды

Гирационная установка состоит из двух конусов, один из которых неподвижен, и имеет широкие плиты, выполненные из высокопрочной стали. На выходе из дробилки получается мелкофракционная руда, до 150 мм, которая затем направляется по конвейеру в рудное хранилище или на производство.

Дальнейшее обогащение меди включает еще два этапа измельчения в огромных мельницах, оттуда направляется во флотационные машины, которые имеют рабочий объем чаши до 300 м3. Здесь породу смешивают с водой и специальным реагентом, способствующим образованию пульпы – пены к которой прилипает металл, а пустая порода оседает.

Под воздействием потока воздуха пузырьки с металлическими частицами выдуваются из жидкости и направляются в промежуточный бункер, там они лопаются и металл оседает. Затем состав попадает в сгустители, где накапливается и сгущается до практически твердого вещества (до 65%), после этого направляется на фильтрацию и в прессовую установку.

По окончании цикла обогащения получается очищенная руда, которая своей консистенцией похожа на песок. Далее, производство осуществляется уже на металлургических заводах. Из подготовленной руды, которая все еще содержит большой процент серы (до 50%) и других металлов: золота, серебра, железа, необходимо с наименьшими потерями извлечь медь и драгоценные металлы.

Для этого используют пирометаллургический метод, который предусматривает три этапа:

Структура медной катанки

• плавку на штейн:
• конвертирование штейна;
• электролитическое рафинирование.

Производство начинается с обжига руды в печах, при этом часть серы окисляется, а часть удаляется с газами. Штейн-плавка осуществляется при температуре до 1300о, в результате получается два продукта – сплав железа с медью (штейн) и шлак.

После штейн направляется в конвертные установки, где жидкий сплав продувается сжатым воздухом, под таким воздействием образуется закись железа, которая взаимодействует со флюсом и удаляется из состава. В результате получается черновая медь, состав которой еще включает до 1,5% примесей (в основном остаются драгоценные металлы), их можно удалить электролитическим рафинированием.

Производство осуществляется в специальных ваннах, куда помещают катоды – тонкие листы чистой меди, аноды и сернокислую кислоту, выступающую электролитом. При подаче электрического тока частицы меди собираются на катоде, а золотые и серебряные оседают на дне, их называют шлам. На выходе получается чистейший металл с минимальной долей примесей – до 0,05%.