Conţinut
- Cuprul - un metal folosit de-a lungul veacurilor
- Cum folosim cupru astăzi?
- Utilizări antice ale cuprului
- Ce proprietăți fac utilul cupru?
- Tipuri de depozite de cupru
- Furnizare, cerere și reciclare de cupru
- Cum ne asigurăm livrări adecvate de cupru pentru viitor?
- Evaluarea resurselor de cupru global
Statuia Libertății: În 1886, Statuia Libertății a reprezentat cea mai mare utilizare a cuprului într-o singură structură. Pentru a construi statuia, aproximativ 80 de tone de foi de cupru au fost tăiate și ciocanite la o grosime de aproximativ 2,3 milimetri (3/32 inci), sau aproximativ cea a două bănuți din SUA, așezate împreună. Harris.
Cuprul - un metal folosit de-a lungul veacurilor
Cuprul a fost unul dintre primele metale extrase și utilizate vreodată de oameni și a adus contribuții vitale la susținerea și îmbunătățirea societății încă din zorii civilizației. Cuprul a fost folosit pentru prima dată în monede și ornamente începând cu aproximativ 8000 î.C., iar la aproximativ 5500 î.C., uneltele de cupru au ajutat civilizația să iasă din epoca pietrei. Descoperirea că cupru aliat cu staniu produce bronz a marcat începutul epocii bronzului la aproximativ 3000 î.C.
În Statele Unite, o bucată din ceea ce se crede că este o brățară de cupru a fost găsită într-o înmormântare americană nativă de pe câmpia de coastă a Georgiei, în 2017. Înmormântarea a fost o cremare datată cu aproximativ 3500 de ani în urmă. Cupru conținea oligoelemente care îl legau de depozite geologice din regiunea Marilor Lacuri. Aceste descoperiri sugerează o conexiune comercială pe distanțe lungi între Georgia și regiunea Marilor Lacuri, la o distanță mai mare decât se știa până acum.
Cuprul este ușor întins, modelat și modelat; este rezistent la coroziune; și conduce căldura și electricitatea eficient. Drept urmare, cupru a fost important pentru oamenii timpurii și continuă să fie un material de alegere pentru o varietate de aplicații interne, industriale și de înaltă tehnologie astăzi.
Utilizările cuprului: Acest grafic arată modul în care cuprul a fost utilizat în Statele Unite în 2017 în sectorul industriei. Ca exemplu: cupru folosit la construcția clădirilor ar fi putut fi utilizat pentru cabluri, instalații sanitare, rezistență la intemperii și multe alte tipuri de utilizare individuale. Datele pentru această diagramă provin din Rezultatul mineral al mărfurilor minerale din SUA pentru anul 2018.
Cum folosim cupru astăzi?
În prezent, cupru este utilizat în construcții, generare și transmisie de energie electrică, fabricarea de produse electronice și producerea de mașini industriale și vehicule de transport. Cablarea și instalațiile de cupru sunt parte integrantă a aparatelor, sistemelor de încălzire și răcire și a legăturilor de telecomunicații utilizate în fiecare zi în case și întreprinderi. Cuprul este o componentă esențială în motoarele, cablurile, caloriferele, conectoarele, frânele și rulmenții folosiți în mașini și camioane. Mașina medie conține 1,5 km (0,9 mile) de sârmă de cupru, iar cantitatea totală de cupru variază de la 20 de kilograme (44 de kilograme) în mașini mici la 45 de kilograme (99 de kilograme) în vehicule de lux și hibride.
Moneda romană: Cuprul a fost unul dintre primele metale folosite la fabricarea monedelor, iar această practică a început în aproximativ 8000 î.Hr. Moneda prezentată mai sus este un follis roman care prezintă o imagine a lui Constanțiu I.
Utilizări antice ale cuprului
Ca și în cele mai vechi timpuri, cuprul rămâne o componentă a monedei utilizate în multe țări, dar au fost identificate multe noi utilizări. Una dintre aplicațiile mai recente de coppers include utilizarea sa pe suprafețe atinse frecvent (cum ar fi butucurile de alamă), unde proprietățile antimicrobiene ale copperilor reduc transferul de germeni și boală. Producătorii de semiconductori au început de asemenea să folosească cupru pentru circuite în cipurile de siliciu, ceea ce permite microprocesoarelor să funcționeze mai rapid și să utilizeze mai puțină energie. De asemenea, recent s-a constatat că rotorii de cupru cresc eficiența motoarelor electrice, care sunt un consumator major de energie electrică.
Cupru în automobile: Cuprul este o componentă esențială în motoarele, cablurile, caloriferele, conectoarele, frânele și rulmenții folosiți în mașini și camioane. Mașina medie conține 1,5 km (0,9 mile) de sârmă de cupru, iar cantitatea totală de cupru variază de la 20 de kilograme (44 de kilograme) în mașini mici la 45 de kilograme (99 de kilograme) în vehicule de lux și hibride.
Ce proprietăți fac utilul cupru?
Proprietățile excelente de aliere a cuprului l-au făcut neprețuit atunci când sunt combinate cu alte metale, cum ar fi zincul (pentru a forma alama), staniu (pentru a forma bronzul) sau nichel. Aceste aliaje au caracteristici dezirabile și, în funcție de compoziția lor, sunt dezvoltate pentru aplicații extrem de specializate. De exemplu, aliajul de cupru-nichel se aplică la coca vaselor, deoarece nu se corodează în apa de mare și reduce aderența vieții marine, cum ar fi barnacles, reducând astfel tracțiunea și sporind eficiența combustibilului. Alama este mai maleabilă și are proprietăți acustice mai bune decât cupru pur sau zinc; în consecință, este utilizat într-o varietate de instrumente muzicale, incluzând trompete, trombone, clopote și cymbale.
Cupru în pietre prețioase: Cuprul este un element important într-o serie de pietre prețioase, precum turcoaz, azurit, malacit și crizocolă. Dă acestor minerale culoarea lor verde sau albastră și gravitatea specifică ridicată. Caboanele prezentate mai sus sunt câteva dintre numeroasele pietre pretioase minate în Arizona.
Tipuri de depozite de cupru
Cuprul apare sub multe forme, dar circumstanțele care controlează modul în care, când și unde este depus sunt foarte variabile. Drept urmare, cuprul apare în multe minerale diferite. Calcopiritul este cel mai abundent și semnificativ din punct de vedere economic dintre mineralele de cupru.
Cercetările concepute pentru a înțelege mai bine procesele geologice care produc depozite minerale, inclusiv depozite de cupru, sunt o componentă importantă a Programului Resurse Minerale USGS. Depozitele de cupru sunt clasificate în general pe baza modului în care s-au format depozitele. Depozitele de cupru porfirice, care sunt asociate cu intruziuni igene, produc aproximativ două treimi din cuprul lumilor și sunt, prin urmare, cel mai important tip de depozit de cupru din lume. Depozite mari de cupru de acest tip se găsesc în regiunile muntoase din vestul Americii de Nord și în Munții Anzi din America de Sud.
Un alt tip important de depozit de cupru - tipul conținut în rocile sedimentare - reprezintă aproximativ o pătrime din resursele de cupru identificate din lume. Aceste depozite apar în zone precum centura de cupru din Africa centrală și bazinul Zechstein din Europa de Est.
Depozitele individuale de cupru pot conține sute de milioane de tone de rocă purtătoare de cupru și sunt obișnuite dezvoltate folosind metode de exploatare în groapă. Operațiunile miniere, care urmează de obicei descoperirea minereului de mulți ani, durează adesea zeci de ani. Deși multe operațiuni miniere istorice nu au fost obligate să își desfășoare activitățile miniere în moduri care să le reducă impactul asupra mediului, reglementările federale și de stat actuale impun ca operațiunile miniere să utilizeze practici solide pentru mediu pentru a minimiza efectele dezvoltării mineralelor asupra sănătății umane și ecosistemului. .
Cercetările de mediu mineral USGS ajută la caracterizarea interacțiunilor naturale și umane între depozitele de cupru și ecosistemele terestre acvatice și terestre. Cercetarea ajută la definirea condițiilor de bază naturale înainte de începerea mineritului și după închiderea minei. Oamenii de știință USGS cercetează variabilele climatice, geologice și hidrologice pentru a înțelege mai bine interacțiunile resursă-mediu.
Mineritul de cupru din Arizona: Arizona produce mai mult cupru decât orice alt stat. Această scurtă istorie arată modul în care mineritul de cupru Arizonas a construit un stat și a schimbat o națiune.
Furnizare, cerere și reciclare de cupru
Producția (oferta) mondială și consumul (cererea) de cupru au crescut dramatic în ultimii 25 de ani. Pe măsură ce țările în curs de dezvoltare au intrat pe piața mondială, cererea de mărfuri minerale, inclusiv cuprul, a crescut. În ultimii 20 de ani, regiunea andină din America de Sud a apărut ca cea mai productivă regiune de cupru din lume. În 2007, aproximativ 45 la sută din cupru din lume a fost produs din Munții Anzi; Statele Unite au produs 8%. Practic tot cuprul produs în Statele Unite provine, în ordinea descrescătoare a producției, din Arizona, Utah, New Mexico, Nevada sau Montana.
Riscul de perturbare a ofertei globale de cupru este considerat a fi scăzut, deoarece producția de cupru este dispersată la nivel mondial și nu se limitează la o singură țară sau regiune. Cu toate acestea, din cauza importanței sale în construcții și în transmisia de energie, impactul oricărei întreruperi a aprovizionării cu cupru ar fi mare.
Cuprul este unul dintre cele mai răspândite dintre toate metalele; aproximativ o treime din tot cuprul consumat în întreaga lume este reciclat. Cuprul reciclat și aliajele sale pot fi remodelate și utilizate direct sau ulterior reprocesate în cupru rafinat fără a pierde niciuna din proprietățile chimice sau fizice ale metalelor.
Mineritul de cupru din Arizona: Arizona produce mai mult cupru decât orice alt stat. Această scurtă istorie arată modul în care mineritul de cupru Arizonas a construit un stat și a schimbat o națiune.
Mina de cupru din Utah: Vizibilă din spațiu, mina de cupru Bingham Canyon din Utah a produs peste 12 milioane de tone de cupru porfiric. Mina are peste 4 kilometri (2,5 mile) în vârf și 800 de metri (0,5 mile) adâncime și este una dintre minunile inginerești ale lumii. Fotografie de C.G. Cunningham, USGS.
Cum ne asigurăm livrări adecvate de cupru pentru viitor?
Pentru a ajuta la prezicerea unde ar putea fi localizate resursele viitoare de cupru, oamenii de știință USGS studiază cum și unde sunt concentrate resursele de cupru cunoscute în scoarța terestră și folosesc aceste cunoștințe pentru a evalua potențialul resurselor de cupru nedescoperite. Tehnicile de evaluare a potențialului resurselor minerale au fost dezvoltate și perfecționate de către USGS pentru a sprijini administrarea terenurilor federale și pentru a evalua mai bine disponibilitatea resurselor minerale într-un context global.
În anii 1990, USGS a efectuat o evaluare a resurselor de cupru din SUA și a ajuns la concluzia că aproape tot atâta cupru a rămas de găsit, cât fusese deja descoperit. Concret, USGS a constatat că au fost descoperite aproximativ 350 de milioane de tone de cupru și au estimat că aproximativ 290 de milioane de tone de cupru au rămas nedescoperite în Statele Unite.
Consumul de cupru: Calitățile cuprului care au făcut din acesta materialul de alegere pentru o varietate de aplicații interne, industriale și de înaltă tehnologie au dus la o creștere constantă a consumului global de cupru. Studiile USGS privind consumul de cupru arată câteva tendințe interesante pentru perioada 1990-2012. Consumul de cupru în economiile emergente, precum China și India, a crescut considerabil, în timp ce rata de consum în Statele Unite a scăzut ușor. Până în 2002, Statele Unite au fost principalul consumator de cupru și au folosit anual aproximativ 16% din totalul cuprului rafinat din lume (aproximativ 2,4 milioane de tone). În 2002, Statele Unite au fost depășite de China ca fiind cel mai important utilizator mondial de cupru rafinat. Economia în plină expansiune din China a contribuit la o quadruplare a consumului său anual de cupru rafinat în cei 12 ani din 2000 până în 2012. Grafic USGS.
Evaluarea resurselor de cupru global
USGS a evaluat cupru nedescoperit în două tipuri de depozite care reprezintă aproximativ 80 la sută din oferta mondială de cupru. Depozitele de cupru din porfiră reprezintă aproximativ 60 la sută din cuprul lumii. În depozitele de cupru porfiric, mineralele de cupru sunt răspândite în intruziuni ignee. Depozitele de cupru stratificate găzduite de sedimente, în care cuprul este concentrat în straturi în roci sedimentare, reprezintă aproximativ 20 la sută din resursele de cupru identificate din lume. La nivel global, minele din aceste două tipuri de depozite produc aproximativ 12 milioane de tone de cupru pe an.
Acest studiu a considerat potențialul depunerilor expuse și ascunse la 1 km de suprafață pentru depozite de porfir și până la 2,5 kilometri de suprafață pentru depozite stratificate. Pentru depozitele de porfir, au fost delimitate 175 de tracturi; 114 tracturi conțin 1 sau mai multe depozite identificate. Cincizeci de tracturi au fost delimitate pentru depozite stratificate de cupru găzduite de sedimente; 27 conțin 1 sau mai multe depozite identificate.
Rezultatele evaluării sunt furnizate în funcție de tipul depozitului pentru 11 regiuni (tabelul 1). Resursa totală nedescoperită pentru depozitele de porfiră este de 3.100 milioane tone, iar resursa totală nedescoperită medie pentru depozitele găzduite de sedimente este de 400 de milioane de tone, pentru un total global de 3.500 de milioane de cupru. Gama estimărilor resurselor (între 90 și 10 percentile) reflectă incertitudinea geologică în procesul de evaluare. Aproximativ 50 la sută din totalul global apare în America de Sud, Asia Centrală de Sud și Indochina și America de Nord.
Harta depozitelor de cupru: Distribuția depozitelor de cupru cunoscute în 2008. Roșu indică cupru asociat cu intruziuni igenee (depozite de cupru porfirie) și albastru indică cuprul conținut în rocile sedimentare (depozite de cupru găzduite de sedimente). Harta după USGS. Măriți harta.
America de Sud are cele mai mari resurse de cupru identificate și nedescoperite (aproximativ 20 la sută din cantitatea totală nedescoperită). Cele mai mari depozite de porfiră din lume sunt exploatate în această regiune. Chile și Peru sunt printre cele mai importante țări producătoare de cupru din lume.
America Centrală și Caraibe găzduiește două zăcăminte de cupru porfirie gigant (> 2 milioane tone) de cupru în Panama. Majoritatea resurselor nedescoperite se află într-o centură care se extinde din Panama până în sud-vestul Mexicului.
America de Nord găzduiește tracturi de cupru cu porfire extrem de mineralizate, care includ depuneri de porfirie supergigante (> 25 milioane tone de cupru) în nordul Mexicului, vestul Statelor Unite și Alaska, precum și depozite gigantice în vestul Canada. Resursele de cupru de porfir estimat nedescoperite sunt aproximativ egale cu resursele identificate.
Cele mai importante state producătoare de cupru din S.U.A. sunt Arizona, Utah, New Mexico, Nevada și Montana. În Statele Unite, se estimează că depozitele de cupru stratificate, găzduite de sedimente, în Michigan, Montana și Texas, conțin aproximativ trei ori mai mult decât a fost identificat. Se cunosc două zăcăminte gigantice, în Michigan și Montana.
Asia de Nord-Est este relativ neexplorat, cu resurse modeste de cupru porfiric identificate și doar un singur depozit gigant de cupru porfiric identificat. Cu toate acestea, se estimează că resursele medii nedescoperite sunt destul de mari. Această regiune are cel mai mare raport dintre resursele nedescoperite și cele identificate în studiu.
Asia Centrală de Nord are 35 de depozite de cupru de porfir, inclusiv un depozit supergiant în Mongolia și un depozit uriaș în Kazahstan. Suprafața tractului conține aproximativ de trei ori cantitatea de resursă de cupru porfiric identificată. Această regiune găzduiește, de asemenea, trei zăcăminte gigantice de cupru stratificate, cuprinse în Kazahstan și Rusia. USGS estimează că poate fi prezentă o cantitate de cupru stratificată găzduită de sedimente.
Asia Centrală de Sud și Indochina sunt explorate mai puțin amănunțit decât multe alte părți ale lumii; cu toate acestea, până în platoul tibetan au fost identificate patru zăcăminte gigantice de cupru porfiric. Depozitele de cupru nedorite descoperite pot conține de opt ori cantitatea de cupru identificată.
Arhipelagurile Asiei de Sud-Est găzduiește zăcăminte de cupru de porfirie de calitate mondială, bogate în aur, cum ar fi un supergiant în Indonezia și aproximativ 16 depozite gigant în Indonezia, Papua Noua Guinee și Filipine. Deși unele părți din regiune sunt bine explorate, resursele de porfiră nedescoperite sunt susceptibile să depășească resursele identificate.
Australia de Est are un depozit gigantic de cupru porfiric și mai multe depozite mici de porfir. Sunt așteptate resurse modeste nedescoperite sub acoperire. Australia a fost un producător principal de cupru de zeci de ani.
Europa de Est și Asia de Sud-Vest au fost minate pentru cupru din cele mai vechi timpuri, iar depozitele gigantice de cupru de porfir au fost identificate recent. Se preconizează că cuprul nedescoperit va fi aproximativ de două ori mai mare decât resursele identificate, atât pentru depozitele de porfirie de-a lungul unei centuri din România, prin Turcia, cât și pentru depozitele stratificate de găzduire de sedimente din Afganistan.
Europa de Vest are cel mai mare depozit de cupru stratabound găzduit de sedimente din lume, în Polonia. Se estimează că resursele identificate de cupru stratabond găzduite de sedimente în sud-vestul Poloniei vor depăși resursele identificate cu aproximativ 30 la sută.
Africa și Orientul Mijlociu au cea mai mare acumulare mondială de depozite de cupru stratificate, găzduite de sedimente, cu 19 depozite gigantice în centura de cupru din Africa Centrală, în Republica Democrată Congo și Zambia. Rămân de descoperit resurse semnificative de cupru nedescoperite.