Applying geoscience to Australia’s most important challenges

Chalcopyrit. Zdroj: ČSÚ, s.r.o. Zdroj: ČSÚ, s.r.o: Geoscience Australia

Měděný drát na cívce. Zdroj: ČTK, s.r.o: Zdroj: Geoscience Australia

Počítačové desky obsahující měď. Zdroj: Geoscience Australia

Staré měděné nádobí vystavené v jeruzalémské restauraci. Zdroj: Městský úřad v Brně:

Měď byla prvním kovem, který lidé používali. Objevil ji neolitický člověk asi před 9000 lety a používal ji místo kamene, protože se mnohem snadněji tvarovala. První měditepci v Íránu zjistili, že zahříváním měď měkne a kladivem tvrdne. Tímto způsobem mohli měď tvarovat do různých užitečných předmětů, jako jsou nádoby a náčiní¿ což byl pro lidstvo velký skok vpřed. Díky své krásné barvě byla měď také atraktivní pro použití ve špercích a ozdobách.

Existují důkazy o tom, že měď byla používána již od raných dob, kus měděné trubky používané před 5000 lety byl archeology objeven v Cheopsově pyramidě v Egyptě. Kolem roku 4000 př. n. l. byl objeven bronz (ještě tvrdší slitina), který vznikl smícháním mědi s malým množstvím cínu. Používala se k výrobě zbraní, zbroje, nástrojů a ozdobných pomůcek¿ tím začala doba měděno-bronzová. Přestože s nástupem doby železné kolem roku 1000 př. n. l. výroba bronzových nástrojů do značné míry upadla, měď se pro své další vlastnosti používala i nadále. Jako jeden z pouhých dvou barevných kovů byla díky své kráse velmi žádaná pro výrobu ozdob a díky své odolnosti vůči korozi se hodila pro použití v moři nebo v jeho blízkosti.

Schopnost stloukat měď do plechů a její odolnost vůči korozi z ní učinily oblíbenou střešní krytinu na významných budovách.

Minneapoliská radnice s měděnou střechou. Zdroj: Městský úřad v Brně: Zdroj: Wikimedia Commons

Rozvoj měděného průmyslu úzce souvisel s rostoucím využíváním elektřiny. Elektrické aplikace jsou i nadále hlavním využitím tohoto kovu, což lze přičíst dvěma fyzikálním vlastnostem. Je vynikajícím elektrickým (a tepelným) vodičem a je dostatečně tvárná, aby mohla být tažena do drátů a stloukána do plechů, aniž by se lámala. Měď se hojně používá v instalatérských součástkách a je hlavní složkou slitin, z nichž mnohé jsou tvrdší, pevnější a houževnatější než jejich jednotlivé složky. V roce 1837 si Charles Wheatstone a William Cooke nechali patentovat první elektrický telegraf s použitím měděného drátu. V roce 1876 Alexander Graham Bell jako první použil měděný telefonní drát. V roce 1878 Thomas Edison vynalezl první elektrické světlo, při jehož vedení proudu se spoléhal na měď. Během několika let způsobilo masové používání těchto dvou vynálezů neuvěřitelný nárůst těžby a výroby mědi.

Tvorba

Malachit a azurit. Zdroj: R29797: Geoscience Australia

Protože měď snadno reaguje s jinými látkami, může v zemské kůře vznikat různými způsoby. Často se vyskytuje v ložiscích s dalšími kovy, jako je olovo, zinek, zlato a stříbro.

Daleko největší množství mědi se v zemské kůře nachází v tělesech známých jako porfyrová ložiska mědi. Tato ložiska byla kdysi velkými masami roztavené horniny, která se ochladila a ztuhla v zemské kůře. Při ochlazování vyrostly některé velké krystaly, které pak byly obklopeny menšími krystaly, protože ochlazování bylo stále rychlejší – geologové tyto horniny nazývají porfyry. Zpočátku byla měď rozptýlena po celé velké mase roztavené horniny v nízkých koncentracích. Jak magma chladlo a začaly se tvořit krystaly, množství taveniny se zmenšovalo. Měď zůstávala v tavenině a byla stále koncentrovanější. Když byla hornina téměř úplně pevná, smrštila se a popraskala a zbývající tekutina bohatá na měď byla vytlačena do puklin, kde také nakonec ztuhla. V průběhu mnoha milionů let horniny pokrývající tato ložiska erodovaly a ložiska se nakonec objevila na povrchu. Příkladem porfyrových ložisek jsou Cadia Hill (Nový Jižní Wales) a Cerro Colorado (Panama).

Směs mědi, železa a síry se nazývá chalkopyrit (CuFeS2) neboli „bláznivé zlato“ a oklamala nejednoho dávného prospektora! Chalkopyrit se v Austrálii vyskytuje v horninách starých více než 250 milionů let. Bornit (Cu5FeS4), covellit (CuS) a chalkocit (Cu2S) jsou významnými zdroji mědi ve světě a mnoho rudních těles obsahuje také trochu malachitu (CuCO3.Cu(OH)2), azuritu (Cu3(CO3)2.Cu(OH)2), kupritu (Cu2O), tenoritu (CuO) a nativní mědi. Sulfidy, které poskytují většinu mědi vytěžené na celém světě, obvykle zaujímají hlubší části ložisek, které nebyly vystaveny zvětrávání. V blízkosti povrchu se mění oxidací a dalšími chemickými procesy za vzniku oxidů a uhličitanů. Tyto sekundární měděné minerály mohou tvořit bohatou rudu ve svrchních částech mnoha ložisek a díky jejich charakteristickému zelenému nebo modrému zbarvení jsou v horninách, v nichž se vyskytují, snadno viditelná i jejich malá množství. Minerály nesoucí měď se běžně vyskytují ve spojení s minerály, které mohou obsahovat zlato, olovo, zinek a stříbro.

Zdroje

V Austrálii se měď začala hledat brzy po evropském osídlení. První velký objev mědi v Austrálii byl učiněn v Kapundě v Jižní Austrálii v roce 1842, kdy Francis Dutton našel měděnou rudu při hledání ztracených ovcí. V 60. letech 19. století byla Jižní Austrálie známá jako „měděné království“, protože se zde nacházely jedny z největších měděných dolů na světě.

Austrálie vlastní podstatnou část světových zásob mědi a podle údajů United States Geological Survey (USGS) se v roce 2016 umístila na 2. místě za Chile. Máme několik měděných dolů světového významu, včetně ložiska mědi, olova a zinku Mt Isa v Queenslandu a ložiska mědi, uranu a zlata Olympic Dam v Jižní Austrálii, kde se těží jedno z největších ložisek mědi na světě. Dalšími příklady významných zdrojů mědi jsou ložiska mědi a zlata Prominent Hill a Carrapateena v Jižní Austrálii, ložiska mědi a zlata Northparkes, mědi a olova CSA a mědi Girilambone v Novém Jižním Walesu, ložiska mědi Ernest Henry, Osborne a Mammoth a ložiska mědi a zlata Selwyn v Queenslandu a ložiska mědi a zinku Golden Grove a mědi Nifty v Západní Austrálii.

Významná australská ložiska a doly na měď (2016). Zdroj: Městský úřad v Brně: Geoscience Australia

Další informace o zdrojích a produkci:

Těžba

Ačkoli se velká ložiska mědi v mnoha významných producentských zemích těží povrchovým způsobem, většina měděné rudy vytěžené v Austrálii pochází z hlubinných dolů. Tradiční metoda používaná ve většině dolů zahrnuje lámání rudy a její vynášení na povrch k drcení. Ruda se pak jemně rozemele a poté se sulfidické minerály obsahující měď koncentrují flotací, při níž se oddělí zrnka rudného minerálu od odpadního materiálu neboli hlušiny. V závislosti na druhu měďonosných minerálů v rudě a použitých procesech úpravy obsahuje koncentrát obvykle 25 až 30 % mědi, může však mít až přibližně 60 % mědi. Koncentrát se poté zpracovává v huti.

Zpracování

V některých australských dolech se měď z rudy vyluhuje, čímž vzniká roztok bohatý na měď, který se později upravuje za účelem získání kovové mědi. Ruda se nejprve rozdrtí a vyloží na vyluhovací podložky, kde se rozpustí v roztoku kyseliny sírové, aby se z ní vyluhovala měď. Roztok bohatý na měď se poté přečerpá do zařízení na extrakci rozpouštědlem, kde se měď oddělí jako komplex mědi. Ten se zkoncentruje a roztok se předá do zařízení na elektrolytické získávání mědi. Měděné katody získané elektrolytickou úpravou obsahují 99,99 % mědi, která je vhodná pro elektrické použití. Celý tento proces je znám jako elektrolytické zvlákňování extrakcí rozpouštědlem (SX-EW).

K přeměně koncentrátů na kovovou měď se používají různé metody tavení. Jednou z metod je jejich tavení s tavidly v tavicí peci, čímž se získá měděný mat, což je směs převážně sulfidů železa a mědi obsahující obvykle 50 až 70 % mědi. Roztavená matná měď se nalije do konvertoru, který obsahuje více tavidel, a přemění se na blistrovou měď, která je asi 98 až 99 % čistá. Blisterová měď se stáčí, dále se rafinuje v anodové peci a nakonec se elektrolyticky rafinuje na čistou katodovou měď.

V přehradě Olympic Dam se koncentrát přímo bleskově taví na blisterovou měď. Při tomto procesu se měděný koncentrát přivádí do tavicí pece se vzduchem obohaceným kyslíkem. Jemný koncentrát okamžitě reaguje neboli „bleskově“, protože sirná frakce sulfidů mědi se spaluje a mění se v plynný oxid siřičitý. Roztavená měď a struska padají do ohniště hutě. Struska tvoří vrstvu na povrchu roztavené blistrové mědi. Blistrová měď se pravidelně odebírá k dalšímu čištění v anodové peci a elektrolyticky se rafinuje.

.