तांबे का खनन कैसे किया जाता है: तरीके, इतिहास और जमा

2024 लेखक: Howard Calhoun | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-02 13:55

तांबा आज एक असामान्य रूप से मांग की जाने वाली धातु है और इसका व्यापक रूप से रोजमर्रा की जिंदगी और उद्योग दोनों में उपयोग किया जाता है। प्रकृति में, Cu शुद्ध अवस्था में और अयस्क के रूप में पाया जा सकता है। मूल चट्टानों से तांबा निकालने और प्राप्त करने के कई तरीके हैं। हालांकि, वे उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। तांबे का खनन कैसे किया जाता है, इस पर लेख में चर्चा की जाएगी।

थोड़ा सा इतिहास

प्राचीन काल में किस क्षेत्र में तांबे का खनन और मनुष्य द्वारा पहली बार उपयोग किया जाने लगा, दुर्भाग्य से, पुरातत्वविद् इसका पता नहीं लगा सके। हालांकि, यह निश्चित रूप से जाना जाता है कि यह वह धातु थी जिसे लोगों ने सबसे पहले संसाधित करना और रोजमर्रा की जिंदगी में उपयोग करना शुरू किया था।

तांबा मनुष्य को पाषाण युग से ही ज्ञात है। पुरातत्वविदों को मिली इस धातु की कुछ डली पर पत्थर की कुल्हाड़ियों से प्रसंस्करण के निशान हैं। प्रारंभ में, लोग तांबे का उपयोग मुख्य रूप से सजावट के रूप में करते थे। उसी समय, प्राचीन काल में लोग इस तरह के उत्पादों के निर्माण के लिए विशेष रूप से उनके द्वारा पाई जाने वाली इस धातु की डली का उपयोग करते थे। बाद में, लोगों ने प्रोसेस करना सीखा औरतांबा युक्त अयस्क।

Cu का खनन और प्रसंस्करण कैसे किया जाता है, इसका विचार पुरातनता के कई लोगों को पता था। पुरातत्वविदों को इसके कई प्रमाण मिले हैं। जब मनुष्य ने तांबे और जस्ता की मिश्र धातु बनाना सीखा, तब कांस्य युग शुरू हुआ। दरअसल, "तांबा" नाम एक बार प्राचीन रोमनों द्वारा गढ़ा गया था। ऐसी धातु मुख्य रूप से साइप्रस द्वीप से इस देश में लाई गई थी। इसलिए रोम के लोग इसे एस साइप्रियम कहते थे।

प्राचीन काल में तांबे का खनन कैसे किया जाता था

चूंकि यह धातु कभी मानव जीवन में बहुत व्यापक रूप से उपयोग की जाती थी, इसलिए इसके निष्कर्षण की प्रौद्योगिकियां, निश्चित रूप से, काफी विकसित थीं। हमारे पूर्वजों ने तांबा मुख्य रूप से मैलाकाइट अयस्कों से प्राप्त किया था। ऐसी सामग्री और कोयले के मिश्रण को मिट्टी के बर्तन में रखकर एक गड्ढे में रखा जाता है। इसके बाद, बर्तन में द्रव्यमान में आग लगा दी गई। परिणामी कार्बन मोनोऑक्साइड ने मैलाकाइट को तांबे में बदल दिया।

प्रकृति में स्टॉक

आज जंगल में ताँबा कहाँ पाया जाता है? फिलहाल, इस लोकप्रिय धातु के भंडार पृथ्वी के सभी महाद्वीपों पर पाए जाते हैं। इसी समय, Cu भंडार को व्यावहारिक रूप से असीमित माना जाता है। हमारे समय में भूवैज्ञानिक शुद्ध तांबे के साथ-साथ इसमें युक्त अयस्कों के नए भंडार खोज रहे हैं। उदाहरण के लिए, 1950 में इस धातु का विश्व भंडार 90 मिलियन टन था। 1970 तक, यह आंकड़ा पहले ही 250 मिलियन टन और 1998 तक - 340 मिलियन टन तक बढ़ गया था। फिलहाल, यह माना जाता है कि ग्रह पर तांबे का भंडार 2.3 बिलियन टन से अधिक है।

शुद्ध तांबे के निक्षेप और निष्कर्षण के तरीके

जैसा कि पहले ही बताया जा चुका है कि शुरुआत में लोग देशी Cu का इस्तेमाल रोजमर्रा की जिंदगी में करते थे। अवश्य ही प्राप्त होता हैआज इतना शुद्ध तांबा। इस धातु की डली पृथ्वी की पपड़ी में बहिर्जात और अंतर्जात प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप बनती है। ग्रह पर देशी तांबे का सबसे बड़ा ज्ञात जमा वर्तमान में संयुक्त राज्य अमेरिका में झील सुपीरियर क्षेत्र में स्थित है। रूस में, देशी तांबा उडोकन जमा में होता है, साथ ही ट्रांसबाइकलिया में कुछ अन्य स्थानों में भी होता है। इसके अलावा, रूस में सोने की डली के रूप में तांबे का खनन कहां किया जा सकता है, इस सवाल का जवाब यूराल क्षेत्र है।

प्रकृति में इस किस्म की शुद्ध धातु कॉपर सल्फेट निक्षेपों के ऑक्सीकरण क्षेत्र में बनती है। आमतौर पर तांबे की डली में ही लगभग 90-99% होता है। बाकी का हिसाब अन्य धातुओं से है। किसी भी मामले में, दो मुख्य प्रौद्योगिकियां इस सवाल के जवाब के रूप में काम करती हैं कि देशी तांबे का खनन कैसे किया जाता है। इस तरह के जमा, साथ ही अयस्क वाले, एक बंद खदान या खुले गड्ढे विधि द्वारा विकसित किए जाते हैं। पहले मामले में, ड्रिलिंग और ब्रेकिंग जैसी तकनीकी प्रक्रियाओं का उपयोग किया जाता है।

तांबे की डली का वजन काफी हो सकता है। उनमें से सबसे बड़े एक बार संयुक्त राज्य अमेरिका में सुपीरियर झील पर पाए गए थे। इन डली का वजन करीब 500 टन था।

रूस में जहां तांबे का खनन होता है, हमें पता चला। यह मुख्य रूप से ट्रांसबाइकलिया और यूराल है। हमारे देश में, निश्चित रूप से, इस धातु की बहुत बड़ी डली भी अलग-अलग समय पर पाई गई थी। उदाहरण के लिए, मध्य यूराल में अक्सर कई टन वजन वाले तांबे के टुकड़े पाए जाते थे। 860 किलो वजनी इन सोने की डली में से एक को अब सेंट पीटर्सबर्ग में, खनन संस्थान के संग्रहालय में रखा गया है।

तांबा अयस्क और उनकी जमा राशि

वर्तमान में, Cu प्राप्त करना लागत प्रभावी और समीचीन माना जाता है, भले ही यह चट्टान में कम से कम 0.3% हो।

अक्सर, आज प्रकृति में औद्योगिक रूप से तांबे को अलग करने के लिए निम्नलिखित चट्टानों को प्रकृति में खनन किया जाता है:

• बोर्नाइट्स Cu₅FeS_{4 - सल्फाइड अयस्क, जिसे कॉपर पर्पल या वेरिएगेटेड पाइराइट्स कहा जाता है और इसमें लगभग 63.3% Cu होता है;}

• चालकोपीराइट CuFeS_{2 - जलतापीय मूल के खनिज;}

• chalcosines Cu_{2S 75% से अधिक कॉपर युक्त;}

• कप्राइट्स Cu_{2O, अक्सर देशी तांबे के भंडार में भी पाया जाता है;}

• मैलाकाइट्स, जो कार्बोनिक कॉपर ग्रीन्स हैं।

रूस में तांबे के अयस्कों का सबसे बड़ा भंडार नोरिल्स्क में स्थित है। साथ ही, उरल्स में, ट्रांसबाइकलिया में, चुकोटका में, तुवा में और कोला प्रायद्वीप में कुछ स्थानों पर इस तरह की चट्टानों का बड़ी मात्रा में खनन किया जाता है।

तांबा अयस्क जमा कैसे विकसित किया जाता है

विभिन्न प्रकार की चट्टानों में Cu, साथ ही सोने की डली, को दो मुख्य तकनीकों का उपयोग करके ग्रह पर खनन किया जा सकता है:

• बंद;
• खुला।

पहले मामले में खदानें निक्षेप पर बनती हैं, जिसकी लंबाई कई किलोमीटर तक हो सकती है। श्रमिकों और उपकरणों को स्थानांतरित करने के लिए, ऐसी भूमिगत सुरंगें लिफ्ट और रेलवे ट्रैक से सुसज्जित हैं। खानों में रॉक क्रशिंग का उपयोग किया जाता हैस्पाइक्स के साथ विशेष ड्रिलिंग उपकरण। तांबे के अयस्क का संग्रह और शीर्ष पर शिपमेंट के लिए इसकी लोडिंग बाल्टी का उपयोग करके की जाती है।

यदि निक्षेप पृथ्वी की सतह से 400-500 मीटर से अधिक दूर स्थित नहीं हैं, तो उन्हें एक खुली विधि का उपयोग करके खनन किया जाता है। इस मामले में, ऊपरी चट्टान परत को पहले विस्फोटक उपकरणों का उपयोग करके क्षेत्र से हटा दिया जाता है। इसके अलावा, तांबे के अयस्क को धीरे-धीरे हटा दिया जाता है।

चट्टानों से धातु प्राप्त करने की विधि

तांबे का खनन कैसे किया जाता है, या यों कहें कि इसमें अयस्क होते हैं, हमें इस प्रकार पता चला। लेकिन उद्यम बाद में Cu को ही कैसे प्राप्त करते हैं?

चट्टानों से तांबा निकालने के तीन मुख्य तरीके हैं:

• इलेक्ट्रोलाइटिक;
• पाइरोमेटलर्जिकल;
• हाइड्रोमेटालर्जिकल।

पाइरोमेटेलर्जिकल प्लवनशीलता विधि

इस तकनीक का इस्तेमाल आमतौर पर 1.5-2% Cu वाली चट्टानों से तांबे को अलग करने के लिए किया जाता है। ऐसी सामग्री को प्लवनशीलता विधि द्वारा समृद्ध किया जाता है। साथ ही:

• अयस्क को ध्यान से बेहतरीन पाउडर के रूप में पिसा जाता है;
• परिणामस्वरूप सामग्री को पानी के साथ मिलाएं;
• द्रव्यमान में विशेष प्लवनशीलता अभिकर्मक जोड़ें, जो जटिल कार्बनिक पदार्थ हैं।

प्लवनशीलता अभिकर्मक विभिन्न तांबे के यौगिकों के छोटे दानों को कोट करते हैं और उन्हें गैर-गीलापन प्रदान करते हैं।

अगला चरण:

• फोम बनाने वाले पदार्थों को पानी में मिलाया जाता है;
• निलंबन के माध्यम से हवा की एक मजबूत धारा पास करें।

तांबे के यौगिकों के हल्के सूखे कण हवा के बुलबुले से चिपक जाते हैं और ऊपर तैरने लगते हैं। उनमें से फोम एकत्र किया जाता है, पानी से निचोड़ा जाता है और अच्छी तरह सूख जाता है। नतीजतन, एक सांद्रण प्राप्त होता है, जिसमें से कच्चे घन को अलग किया जाता है।

अयस्क से तांबे का खनन कैसे किया जाता है: भूनकर लाभकारी

उद्योग में प्लवन विधि का प्रयोग अक्सर किया जाता है। लेकिन कभी-कभी तांबे के अयस्क को समृद्ध करने के लिए रोस्टिंग तकनीक का भी उपयोग किया जाता है। इस तकनीक का उपयोग अक्सर बड़ी मात्रा में सल्फर युक्त अयस्कों के लिए किया जाता है। इस मामले में, सामग्री को 700-8000 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर पहले से गरम किया जाता है। नतीजतन, चट्टान में सल्फर सामग्री में कमी के साथ सल्फाइड का ऑक्सीकरण होता है।

अगले चरण में इस तरह से तैयार अयस्क को 14,500 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर शाफ्ट भट्टियों में पिघलाया जाता है। अंततः, इस तकनीक का उपयोग करते समय, एक मैट प्राप्त होता है - तांबे और लोहे का मिश्र धातु। इसके अलावा, कन्वर्टर्स में उड़ाने से इस कनेक्शन में सुधार होता है। नतीजतन, आयरन ऑक्साइड स्लैग में चला जाता है, और सल्फर SO4 में चला जाता है।

शुद्ध तांबे का उत्पादन: इलेक्ट्रोलिसिस

प्लवन और भूनने की विधियों का प्रयोग करने पर ब्लिस्टर कॉपर प्राप्त होता है। दरअसल, ऐसी सामग्री में लगभग 91% Cu होता है। शुद्ध तांबा प्राप्त करने के लिए, कच्चे तांबे को और अधिक परिष्कृत किया जाता है।

इस मामले में, मोटे एनोड प्लेट्स को पहले प्राइमरी कॉपर से कास्ट किया जाता है। अगला:

• नहाने में कॉपर सल्फेट का घोल लें;
• बाथरूम में लटकनाएनोड प्लेट्स;
• शुद्ध तांबे की पतली चादरें कैथोड के रूप में उपयोग की जाती हैं।

इलेक्ट्रोलिसिस प्रतिक्रिया के दौरान, तांबा एनोड पर घुल जाता है और कैथोड पर अवक्षेपित हो जाता है। कॉपर आयन कैथोड की ओर बढ़ते हैं, इससे इलेक्ट्रॉन लेते हैं और Cu+2+2e परमाणुओं में जाते हैं?>Cu.

ब्लिस्टर कॉपर में निहित अशुद्धियाँ परिष्कृत होने पर अलग तरह से व्यवहार कर सकती हैं। जिंक, कैडमियम, आयरन एनोड पर घुल जाते हैं, लेकिन कैथोड पर नहीं जमते। तथ्य यह है कि विद्युत रासायनिक वोल्टेज की श्रृंखला में वे तांबे के बाईं ओर होते हैं, अर्थात उनमें अधिक नकारात्मक क्षमता होती है।

कॉपर सल्फेट, कॉपर सल्फेट CuS + 2O₂ > CuSO_{4 में ऑक्सीजन के साथ सल्फाइड अयस्क के धीमी ऑक्सीकरण से प्राप्त होता है। नमक को बाद में पानी से निक्षालित किया जाता है।}

हाइड्रोमेटालर्जिकल विधि

इस मामले में, सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग तांबे के लीच और समृद्ध करने के लिए किया जाता है। इस तकनीक का उपयोग करके प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, Cu और अन्य धातुओं से संतृप्त घोल प्राप्त होता है। इसके बाद कॉपर को इससे अलग किया जाता है। इस तकनीक का उपयोग करके, ब्लिस्टर कॉपर के अलावा, कीमती धातुओं सहित अन्य धातुएँ प्राप्त की जा सकती हैं। किसी भी मामले में, इस तकनीक का उपयोग अक्सर चट्टानों से घन निकालने के लिए किया जाता है जो इसमें बहुत समृद्ध नहीं हैं (0.5% से कम)।

तांबा घर पर

इस धातु को इसके साथ संतृप्त अयस्कों से अलग करना, इसलिए तकनीकी रूप से अपेक्षाकृत सरल है। इसलिए कुछ लोग इस बात में रुचि रखते हैं कि घर पर तांबे की खान कैसे करें। इस धातु को अयस्क, मिट्टी आदि से अपने हाथों से प्राप्त करें, बिनाहालांकि, विशेष उपकरणों की उपलब्धता बहुत मुश्किल होगी।

कुछ, उदाहरण के लिए, मिट्टी से तांबे को अपने हाथों से निकालने में रुचि रखते हैं। दरअसल, प्रकृति में इस सामग्री के भंडार हैं, जो घन में भी समृद्ध है। हालांकि, दुर्भाग्य से, घर पर मिट्टी से तांबा प्राप्त करने के लिए कोई ज्ञात सिद्ध प्रौद्योगिकियां नहीं हैं।

अपने हाथों से, घर पर इस धातु को अलग करने की कोशिश की जा सकती है, शायद, केवल कॉपर सल्फेट से। ऐसा करने के लिए, बाद वाले को पहले पानी में घोलना चाहिए। अगला, आपको परिणामी मिश्रण में बस कुछ लोहे की वस्तु रखने की आवश्यकता है। कुछ समय बाद, बाद वाले - प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप - एक तांबे की कोटिंग के साथ कवर किया जाएगा, जिसे तब आसानी से साफ किया जा सकता है।