Основные производители меди. Как это сделано, как это работает, как это устроено. Минерально-сырьевая база отрасли

Медь, относимая по классификации к цветным металлам, стала известной в глубокой древности. Ее производство человек освоил раньше, чем железо. Это объяснимо как частым ее нахождением на земной поверхности в доступном состоянии, так и относительной легкостью производства меди путем извлечения ее из соединений. Свое название Cu она получила от острова Кипра, где древняя технология производства меди получила большое распространение.

Благодаря своей высокой электропроводимости (медь из всех металлов - вторая после серебра) она считается особенно ценным электротехническим материалом. Хотя электропровод, на который ранее шло до 50% мирового производства меди, сегодня чаще всего изготовляют из более доступного алюминия. Медь, наряду с большинством прочих цветных металлов, считается все более дефицитным материалом. Это связано с тем, что сегодня называются богатыми те руды, что содержат около 5% меди, а основная ее добыча ведется переработкой 0,5%-ных руд. В то время как в прошлые века эти руды содержали от 6 до 9% Cu.

Медь относят к тугоплавким металлам. При плотности в 8,98 г/см3 ее температуры плавления и кипения составляют соответственно 1083°C и 2595°C. В соединениях она обычно присутствует с валентностью I или II, реже встречаются соединения с трехвалентной медью. Соли одновалентной меди чуть окрашенные или совсем без цвета, а двухвалентная медь дает своим солям в водном растворе характерную окрашенность. Чистая медь представляет собой тягучий металл красноватого или розового (на изломе) цвета. В просвете тонкогом слоя она может казаться зеленоватой или голубой. Большинство соединений меди имеют такие же цвета. Этот металл присутствует в составе множества минералов, из них при производстве меди в России применяют только 17. Самое большое место в этом отводится сульфидам, самородной меди, сульфосолям и карбонатам (силикатам).

В сырье заводов по производству меди помимо руд входят еще медные сплавы из отходов. Чаще всего они включают от 1 до 6% меди в соединениях серы: халькозине и халькопирите, ковелине, гидрокарбонатах и оксидах, медном колчедане. Также руды, наряду с пустой породой, включающей карбонаты кальция, магния, силикатов, пирит и кварц, могут содержать компоненты таких элементов, как: золото, олово, никель, цинк, серебро, кремний и др. Не считая самородных руд, включающих медь в доступном виде, все руды подразделяются на сульфидные или окисленные, а также смешанные. Первые получаются как результат реакций окисления, а вторые считаются первичными.

Способы производства меди

Среди способов производства меди из руд с концентратами выделяют пирометаллургический метод и гидрометаллургический. Последний не получил широкого распространения. Это продиктовано невозможностью одновременного с медью восстановления прочих металлов. Он используется для обработки окисленной или самородной руды с бедным содержанием меди. Отличаясь от него, пирометаллургический способ позволяет разработку любого сырья с извлечением всех компонентов. Очень эффективен он для подвергающихся обогащению руд.

Основной операцией такого процесса производства меди служит плавка. При ее производстве используют медные руды или их обожженные концентраты. В ходе подготовки к данной операции схемой производства меди предусмотрено их обогащение способом флотации. При этом руды, содержащие наряду с медью ценные элементы: теллур или селен, золото с серебром, стоит обогащать в целях одновременного перехода данных элементов в медный концентрат. Образованный таким методом концентрат может содержать до 35% меди, столько же железа, до 50% серы, а также пустую породу. Обжигу он подвергается в целях снижения до приемлемого содержания в нем серы.

Концентрат обжигается в преимущественно окислительной среде, что позволяет удалить примерно половины содержания серы. Полученный таким образом концентрат при переплавке дает довольно содержательный штейн. Еще обжиг помогает снизить вдвое расход топлива отражательной печью. Достигается это при качественном смешении состава шихты, обеспечивающем ее нагревание до 600ºС. Но богатые медью концентраты лучше перерабатывать, не обжигая, так как после этого возрастают утраты меди с пылью и в шлаке.

Итогом такой последовательности производства меди является деление объема расплава надвое: на штейн-сплав и шлак-сплав. Первую жидкость, как правило, составляют медные сульфиды и железные, вторую - окислы кремния, железа, алюминия и кальция. Переработку концентратов в сплав штейн ведут при помощи электрической либо отражательной печей различных видов. Чисто медные либо сернистые руды лучше плавить с помощью шахтных печей. К последним также стоит применить медно-серное плавление, позволяющее улавливать газы, одновременно извлекая серу.

В специальную печь небольшими порциями загружаются медные руды с кокс, а также известняки и оборотные продукты. Верхняя часть печи создает восстановительную атмосферу, нижняя часть - окислительную. По мере расплавления нижнего слоя масса медленно спускается вниз для встречи с разогретыми газами. Верхняя часть печи нагрета до 450 ºС, а температура отходящих газов составляет 1500 ºС. Это необходимо при создании условий очищения от пыли еще до того, как начнется выделение паров с серой.

В результате такой плавки получают штейн, включающий от 8 до 15% меди, шлак, главным образом содержащий известь с железным силикатом, а еще колошниковый газ. Из последнего после предварительного осаждения пыли удаляют серу. Задача увеличения в штейн-сплаве процента Cu при производстве меди в мире решается применением сократительной плавки. Она заключается в помещении в печь наряду со штейном кокса, флюса из кварца, известняка.

При нагревании смеси происходит процесс восстановления медных окисей и железных оксидов. Сплавляемые друг с другом железные и медные сульфиды составляют штейн первоначальный. Расплавляемый железный силикат при стекании вдоль поверхностей откосов принимают в себя прочие компоненты, пополняя шлак. Результатом такой плавки является получение обогащенного штейна со шлаком, включающих медь до 40% и 0,8% соответственно. Драгоценные металлы, такие как серебро с золотом, почти не растворяясь в сплаве шлака, целиком оказываются в сплаве штейна.

Производство черной и рафинированной меди

В ходе добычи черновой меди производством предусмотрено продувание штейн-сплава в конвертере бокового дутья воздухом. Это необходимо, чтобы окислить соединенное с серой железо и перевести его в состав шлака. Данная процедура называется конвертированием, она подразделяется на две стадии.

Первая состоит в изготовлении белого штейна посредством окисления железного сульфида с помощью флюса из кварца. Скапливающийся шлак удаляют, а на его место помещают очередную порцию первоначального штейна, восполняя постоянный объем его в конвертере. При этом в конвертере по ходу удаления шлака остается только белый штейн. Он содержит преимущественно сульфиды меди.

Следующей частью процесса конвертирования служит непосредственное изготовление черновой меди посредством переплавки белого штейна. Она получается путем окисления медного сульфида. Получаемая в ходе продувания медь черновая состоит уже на 99% из Cu с незначительным добавлением серы и различных металлов. При этом она еще не годится для технического использования. Поэтому после конвертирования к ней обязательно применяют метод рафинирования, т.е. очищения от примесей.

В производствах рафинированной меди требуемого качества медь черновая подвергается сначала огневому, потом электролитическому воздействию. Посредством его вместе с исключением ненужных примесей получают также содержащиеся в ней ценные компоненты. Для этого черновую медь на огневой стадии погружают в те печи, что применяют при переплавке концентрата меди в сплав штейна. А для электролиза необходимы специальные ванны, их изнутри покрывают винипластом либо свинцом.

Целью огневой стадии рафинирования является первичное очищение меди от примесей, необходимое для подготовки ее к следующей стадии рафинирования - электролитической. Из расплавляемой огневым методом меди вместе с растворенными газами и серой удаляются кислород, мышьяк, сурьма, железо и прочие металлы. Полученная таким способом медь может включать незначительное содержание селена с теллуром и висмутом, что ухудшает ее электропроводность и способность к обработке. Эти свойства особенно ценны для изготовления продукции из меди. Поэтому к ней применяют электролитическое рафинирование, позволяющее получение меди, пригодной для электротехники.

В ходе электролитического рафинирования анод, отливаемый из меди, прошедшей огневую стадию рафинирования, и катод из тонколистовой меди поочередно погружаются в ванну с сернокислым электролитом, через которую пропускают ток. Эта операция позволяет качественное очищение меди от вредных примесей с одновременным извлечением сопутствующих ценных металлов из анодной меди, являющей сплавом многих компонентов. Итогом такого рафинирования служит производство катодной меди особой чистоты, содержащей до 99,9% Cu, получение шлама, содержащего ценные металлы, селен с теллуром, а также загрязненного электролита. Он может быть использован для изготовления медного и никелевого купороса. Помимо этого неполное химическое растворение компонентов анода дает анодный скрап.

Электролитическое рафинирование выступает основным способом получения технически ценной меди для промышленности. В относящейся к странам-лидерам по производству меди России с ее помощью изготавливают кабельнопроводниковые изделия. Чистая медь широко применяется в электротехнике. Здесь также большое место занимают медные сплавы (латунь, бронза, мельхиор и др.) с цинком, железом, оловом, марганцем, никелем, алюминием. Медные соли нашли спрос в сельском хозяйстве, из них получают удобрения, катализаторы синтеза и средства для уничтожения вредителей.

Для получения меди применяют медные руды, а также отходы меди и её сплавы. В рудах содержится 1 – 6% меди. Руду, содержащую меньше 0,5% меди, не перерабатывают, так как при современном уровне техники извлечение из неё меди нерентабельно.

В рудах медь находится в виде сернистых соединений (CuFeS 2 – халько-пирит, Cu 2 S – халькозин, CuS – ковелин), оксидов (CuO, CuO) и гидрокарбонатов

Пустая порода руд состоит из пирита (FeS 2), кварца (SiO 2), различных соединений содержащих Al 2 O 3 , MgO, CaO, и оксидов железа.

В рудах иногда содержится значительные количества других металлов (цинк, золото, серебро и другие).

Известны два способа получения меди из руд:

• гидрометаллургический;
• пирометаллургический.

Гидрометаллургический не нашел своего широкого применения из-за невозможности извлекать попутно с медью драгоценные металлы.

Пирометаллургический способ пригоден для переработки всех руд и включает следующие операции:

• подготовка руд к плавке;
• плавка на штейн;
• конвертирование штейна;
• рафинирование меди.

Подготовка руд к плавке

Подготовка руд заключается в проведении обогащения и обжига. Обогащение медных руд проводят методом флотации. В результате получают медный концентрат, содержащий до 35% меди и до 50% серы. Концентраты обжигают обычно в печах кипящего слоя с целью снижения содержания серы до оптимальных значений. При обжиге происходит окисление серы при температуре 750 – 800 °С, часть серы удаляется с газами. В результате получают продукт, называемый огарком.

Плавку на штейн

Плавку на штейн ведут в отражательных или электрических печах при температуре 1250 – 1300 °С. В плавку поступают обожженные концентраты медных руд, в ходе нагревания которых протекают реакции восстановления оксида меди и высших оксидов железа

6CuO + FeS = 3Cu 2 O + FeO + SO 2

FeS + 3Fe 3 O 4 + 5SiO 2 = 5(2FeO·SiO 2) + SO 2

В результате взаимодействия Cu 2 O с FeS образуется Cu 2 S по реакции:

Cu 2 O + FeS = Cu 2 S + FeO

Сульфиды меди и железа, сплавляясь между собой, образуют штейн, а расплавленные силикаты железа, растворяя другие оксиды, образуют шлак. Штейн содержит 15 – 55% Cu; 15 – 50% Fe; 20 – 30% S. Шлак состоит в основном из SiO 2 , FeO, CaO, Al 2 O 3 .

Штейн и шлак выпускают по мере их накопления через специальные отверстия.

Конвертирование штейна

Конвертирование штейна осуществляется в медеплавильных конвертерах (рисунок 44) путем продувки его воздухом для окисления сернистого железа, перевода железа в шлак и выделения черновой меди.

Конвертеры имеют длину 6 – 10 м и наружный диаметр 3 – 4 м. Заливку расплавленного штейна, слив продуктов плавки и удаление газов осуществляют через горловину, расположенную в средней части корпуса конвертера. Для продувки штейна подается сжатый воздух через фурмы, расположенные по образующей конвертера. В одной из торцевых стенок конвертера расположено отверстие, через которое проводится пневматическая загрузка кварцевого флюса, необходимого для удаления железа в шлак.
Процесс продувки ведут в два периода. В первый период в конвертер заливают штейн и подают кварцевый флюс. В этом периоде протекают реакции окисления сульфидов

2FeS + 3O 2 = 2Fe + 2SO2,

2Cu 2 S + 3O 2 = 2Cu 2 O + 2SO 2

Образующаяся закись железа взаимодействует с кварцевым флюсом и удаляется в шлак

2FeO + SiO 2 = (FeO) 2 ·SiO 2

По мере накопления шлака его частично сливают и заливают в конвертер новую порцию исходного штейна, поддерживая определенный уровень штейна в конвертере. Во втором периоде закись меди взаимодействует с сульфидом меди, образуя металлическую медь

2Cu 2 O + Cu 2 S = 6Cu + SO 2

Таким образом, в результате продувки получают черновую медь, содержащую 98,4 – 99,4% Cu. Полученную черновую медь разливают в плоские изложницы на ленточной разливочной машине.

Рафинирование меди.

Для получения меди необходимой чистоты черновую медь подвергают огневому и электролитическому рафинированию. При этом, помимо удаления примесей можно извлекать также благородные металлы.

При огневом рафинировании черновую медь загружают в пламенную печь и расплавляют в окислительной атмосфере. В этих условиях из меди удаляются в шлак те примеси, которые обладают большим сродством к кислороду, чем медь.

Для ускорения процесса рафинирования в ванну с расплавленной медью подают сжатый воздух. Большинство примесей в виде оксидов переходят в шлак (Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 , SiO 2), а некоторые примеси при рафинировании удаляются с газами. Благородные металлы при огневом рафинировании полностью остаются в меди. Кроме благородных металлов в меди в небольших количествах присутствуют примеси сурьмы, селена, теллура, мышьяка. После огневого рафинирования получают медь чистотой 99 – 99,5%.
Для удаления этих примесей, а также для извлечения золота и серебра медь подвергают электролитическому рафинированию.

Электролиз ведут в специальных ваннах, футерованных внутри свинцом или другим защитным материалом. Аноды изготовляют из меди огневого рафинирования, а катоды – из тонких листов чистой меди. Электролитом служит раствор сернокислой меди. При пропускании постоянного тока анод растворяется и медь переходит в раствор. На катодах разряжаются ионы меди, осаждаясь на них прочным слоем чистой меди.

Находящиеся в меди примеси благородных металлов выпадают на дно ванны в виде остатка (шлама). После электролитического рафинирования получают медь чистотой 99,95 – 99,99%.

Которая относиться к цветным металлам, известна с давних пор. Ее производство было изобретено раньше, чем люди начали изготавливать железо. По предположениям произошло в результате ее доступности и достаточно простого извлечения из содержащих медь соединений и сплавов. Итак, давайте рассмотрим сегодня свойства и состав меди, страны мира-лидеры по производству меди, изготовление изделий из нее и особенности этих сфер.

Медь обладает высоким коэффициентом электропроводимости, что послужило росту ее ценности, как электротехнического материала. Если ранее на электропровод тратилось до половины всей произведенной в мире меди, то сейчас с этими целями используется алюминий, как более доступный металл. А сама медь становиться наиболее дефицитным цветным металлом.

В этом видео рассмотрен химический состав меди:

Структура

Структурный состав меди включает в себя множество кристаллов: , золото, кальций, серебро, и многие другие. Все металлы, входящие в ее структуру, отличаются относительной мягкостью, пластичностью и простотой обработки. Большинство таких кристаллов в сочетании с медью образуют твердые растворы с непрерывными рядами.

Элементарная ячейка данного металла представляет собой кубическую форму. На каждую такую ячейку приходится по четыре атома, располагающихся на вершинах и центральной части грани.

Химический состав

Состав меди в процессе ее производства может включать в себя ряд примесей, которые влияют на структуру и характеристики конечного продукта. При этом их содержание должно регулироваться как по отдельным элементам, так и по их суммарному количеству. К примесям, которые встречаются в составе меди, можно отнести:

• Висмут . Этот компонент негативно сказывается как на технологических, так и на механических свойствах металла. Именно поэтому он не должен превышать 0,001% от готового состава.
• Кислород . Считается наиболее нежелательной примесью в составе меди. Его предельное содержание в сплаве составляет до 0,008% и стремительно сокращается в процессе воздействия высоких температур. Кислород негативно отражается на пластичности металла, а также на его устойчивости к коррозии.
• Марганец . В случае изготовления проводниковой меди негативно отображается данный компонент на ее токопроводимости. Уже при комнатной температуре быстро растворяется в меди.
• Мышьяк . Этот компонент создает твердый раствор с медью и практически не влияет на ее свойства. Его действие по большей мере направлено на нейтрализацию негативного воздействия от сурьмы, висмута и кислорода.
• . Образует твердый раствор с медью и при этом снижает ее тепло- и электропроводность.
• . Создает твердый раствор и способствует усилению теплопроводности.
• Селен, сера . Эти два компонента имеют одинаковое воздействие на конечный продукт. Они организуют хрупкое соединение с медью и составляют не более 0,001%. При увеличении концентрации резко снижается степень пластичности меди.
• Сурьма . Данный компонент хорошо растворяется в меди, поэтому оказывает минимальное воздействие на ее конечные свойства. Допускается ее не больше 0,05% от общего объема.
• Фосфор . Служит главным раскислителем меди, предельная растворимость которого составляет 1,7% при температуре 714°С. Фосфор, в сочетании с медью, не только способствует ее лучшему свариванию, но и улучшает ее механические свойства.
• . Содержится в небольшом количестве меди, практически не влияет на ее тепло- и электропроводность.

Производство меди

Медь производится из сульфидных руд, которые содержат эту медь в объеме минимум 0,5%. В природе существует около 40 минералов, содержащих данный металл. Наиболее распространенным сульфидным минералом, который активно используется в производстве меди, является халькопирит.

Для производства 1 т меди необходимо взять огромное количество сырья, которое ее содержит. Взять, к примеру, производство чугуна, для получения этого металла в объеме 1 тонны потребуется переработать около 2,5 т железной руды. А для получения такого же количества меди потребуется обработка до 200 т руды ее содержащей.

Видео ниже расскажет о добыче меди:

Технология и необходимое оборудование

Производство меди включает в себя ряд этапов:

1. Измельчение руды в специальных дробилках и последующее более тщательное ее измельчение в мельницах шарового типа.
2. Флотация. Предварительно измельченное сырье смешивается с малым количеством флотореагента и затем помещается во флотационную машину. В качестве такого добавочного компонента обычно выступает ксантогенат калия и извести, который в камере машины покрывается минералами меди. Роль извести на этом этапе крайне важна, поскольку она предупреждает обволакивание ксантогената частичками других минералов. К медным частичкам прилипают лишь пузырьки воздуха, которые выносят ее на поверхность. В результате этого процесса получается медный концентрат, который направляется удаление из его состава избыточной влаги.
3. Обжиг. Руды и их концентраты проходят процесс обжига в моноподовых печах, что необходимо для выведения из них серы. В результате получается огарок и серосодержащие газы, которые в дальнейшем используют для получения серной кислоты.
4. Плавка шихты в печи отражательного типа. На этом этапе можно брать сырую или уже обожженную шихту и подвергать ее обжигу при температуре 1500°С. Важным условием работы является поддержанием нейтральной атмосферы в печи. В итоге происходит сульфидирование меди и ее преобразование в штейн.
5. Конвертирование. Полученная медь в сочетании с кварцевым флюсом продувается в специальном конвекторе на протяжении 15-24 ч. В итоге получается черновая медь в результате полного выгорания серы и выведения газов. В ее состав может входить до 3% различных примесей, которые благодаря электролизу выводятся наружу.
6. Рафинирование огнем. Металл предварительно расплавляется и затем рафинируется в специальных печах. На выходе образуется красная медь.
7. Электролитическое рафинирование. Этот этап проходит анодная и огневая медь для максимальной очистки.

Про заводы и центры производства меди в России и в мире читайте ниже.

Известные производители

На территории России действует всего четыре наибольших предприятия по добыче и производству меди:

1. «Норильский никель»;
2. «Уралэлектромедь»;
3. Новгородский металлургический завод;
4. Кыштымский медеэлектролитный завод.

Первые две компании входят в состав известнейшего холдинга «УГМК», который включает в себя около 40 промышленных предприятий. Он производит более 40% всей меди в нашей стране. Последние два завода принадлежат Русской медной компании.

Видеоролик ниже расскажет о производстве меди:

Мировое производство меди

Потребление и производство меди в мире в течение последнего десятилетия неуклонно росли. Объем потребления увеличился с 1990г. по 2000г. на 30 % и составил в прошлом году 15,2 млн. т. Мировое производство первичной меди в 1900 году составляло всего 495 тыс. тонн, а в 2000 - 13 млн. т. Производство рафинированной меди за последние десять лет выросло с 10,7 до 14,6 млн. т.
Рост потребления меди обусловлен динамичным развитием производства электротехнического, электронного и теплообменного оборудования, средств связи, кабельно-проводниковой продукции. Такие области применения меди объясняются ее уникальными эксплуатационными характеристиками: превосходной электро- и теплопроводностью, высокой коррозионной устойчивостью, конструкционностью и пластичностью.

Масштаб потребления меди в некоторой степени отражает уровень развития и состояния промышленности страны в целом. Данные табл. 1 свидетельствуют, что основными потребителями рафинированной меди являются высокоразвитые страны.

Табл. №1 Крупнейшие страны мира по потреблению меди, тыс. т

Перспективы потребления меди и ее сплавов

Анализ современной структуры потребления полуфабрикатов меди и ее сплавов позволяет сделать следующие выводы о последних тенденциях в их применении, связанных, главным образом, с достижениями научно-технического прогресса.
Три четверти меди, произведенной в мире, приходится на производство катанки для выпуска кабельно-проводниковой продукции. Крупнейшими потребителями медной катанки на сегодняшний день, кроме США и Западной Европы, являются Китай (14 %) и другие азиатские страны (28 %). В среднесрочной перспективе рынок катанки ожидает стабильный подъем, с основным приростом спроса за счет Китая (10-12 %), Индии (6-7 %), (5-6 %) и Северной Америки (3-4 %). Объем мирового потребления медной кабельно-проводниковой продукции в стоимостном выражении стабильно растет в отличие от потребления рафинированной меди (табл. 2).

Табл. № 2 . Потребление медьсодержащей кабельно-проводниковой продукции в мире, млн.

Необходимо отметить тенденцию увеличения диаметра медной проводки в домах с 1,63 мм до 2,05 мм, что повышает электробезопасность зданий, дает возможность использовать большой набор оборудования и снижает потребление электроэнергии. Также стоит указать на перспективы использования вместо беспроводных технологий проводных систем в компьютерных сетях. Например, ожидается, что в США к 2020 г. более 700 тыс. домов будут оснащены проводными телекоммуникационными сетями.
Важным, наиболее быстро развивающимся направлением потребления медных полуфабрикатов являются радиоэлектронная промышленность и производство компьютеров, использующие медные ленты для печатных схем, ленты из медных сплавов для контактов, проволоку для штекеров и штепсельных разъемов, латунные трубки для телескопических антенн, прутки из медных сплавов для электродов контактной сварки.
Перспективным направлением применения медных полуфабрикатов (листов и труб) являются устройства для отопления зданий, подогрева воды и кондиционирования воздуха с помощью солнечной энергии. Средний расход меди на солнечные коллекторы на один американский дом составляет 495-585 кг. В середине 80-х такие коллекторы, используемые в США, содержали до 50 тыс. т меди. Солнечная энергетика имеет большие перспективы.
Медные трубы и фитинги сегодня доминируют в американских водопроводных системах. В Европе также растет потребление медных водопроводных труб, которое в 1999 г. достигло рекордного уровня - 330 тыс. т. Увеличивается использование меди для производства газопроводных труб и трубок для кондиционеров и холодильников.
Расширяется применение меди как кровельного и облицовочного материала. С 1991 г. потребление в мире такой архитектурной меди выросло на 66 %.
Крупным потребителем труб из коррозионно-стойких медных сплавов является производство установок для опреснения морской воды. Огромный потенциальный рынок такие трубы имеют в странах Ближнего Востока, Африки, Латинской Америки, испытывающих дефицит пресной воды.
Новым направлением потребления коррозионно-стойких труб из медно-никелевых сплавов являются системы подачи морской воды на нефтебуровых платформах. На каждую из двенадцати платформ в Северном море было израсходовано свыше 100 т медно-никелевых труб, наряду с использованием клапанов и фитингов из алюминиевой бронзы и латуни. Предполагаемое быстрое развитие морской нефтедобычи, в частности в Южно-Китайском море, открывает широкие возможности для сбыта таких труб.
Быстро растет потребление проката из коррозионно-стойких и высокопрочных бронз - бериллиевой и оловянно-фосфористой. Около 40 % ленты из медно-бериллиевых сплавов потребляет автомобильная промышленность и 60 % - компании, производящие компьютеры и телекоммуникационную технику. В 2000 г. объем продаж медно-бериллиевых сплавов составил около 0 млн. В Японии спрос на них достиг 300 т/мес., что было обусловлено ростом их потребления в производстве телекоммуникационного оборудования, в первую очередь сотовых телефонов, автомобильного электрооборудования и корпусов ретрансляторов, находящихся на океанском дне, поскольку с распространением Интернета прокладывается все большее количество кабелей. Эти сплавы используются для выпуска проводящих пружин в конденсаторах, интегральных схем, переключателей, реле и микродвигателей. Поскольку потребители сплавов в США и Японии продолжают перемещать свои производства в азиатские страны, экспорт этих сплавов в Республику Корея, страны Юго-Восточной Азии и на Тайвань будет расти.
Алюминиевая бронза с высокой коррозионной устойчивостью успешно заменяет коррозионно-стойкие стали, никелевые сплавы и титан при изготовлении труб для конденсаторов пароэнергетических установок, а также лент для производства столовых приборов и монет.
Годовое потребление проводов из меди в автомобильной промышленности США достигает 12-17 тыс. т. В последние годы в связи с применением печатных схем, сделанных из медных лент, получаемых электролитическим методом, потребность автомобильной промышленности в проволоке уменьшается с одновременным увеличением потребления лент. Ожидаемое в недалеком будущем широкое внедрение электрического автотранспорта приведет к изменению структуры потребления проката автомобильной промышленностью. Если для автомобиля с двигателем внутреннего сгорания требуется 13-19 кг меди в виде проволоки, прутков и трубок, то для каждого электромобиля потребуется до 90 кг меди в виде проволоки и коллекторных профилей.
Применение заменителей меди сдерживает рост ее потребления. Научно-технический прогресс в потребляющих отраслях также ведет к понижению расхода определенных видов продукции из меди и ее сплавов.
Возможность экономии 25-35% затрат при прокладке кабеля из алюминия по сравнению с медным несколько ослабила позиции меди в данной сфере в США, но в Японии ее по-прежнему предпочитают использовать для этой цели.
Уменьшение толщины лент меди и латуни для автомобильных радиаторов и широкое применение алюминиевых радиаторов влекут за собой сокращение потребления плоского проката из меди и латуни для этих целей. Толщина радиаторных лент из меди снижена с 150-60 мкм до 25 мкм.
Замена латунной водопроводной арматуры на пластмассовую ведет к сокращению расхода латунных прутков и профилей. В США пытаются найти термопластические материалы (например, поливинилхлорид) для замещения меди в промышленных трубопроводных пневмосистемах.
Переход бумагоделательных машин на работу с сетками из пластмасс с высокой коррозионной износостойкостью значительно сократил потребление бронзовой и латунной проволоки для сеток (в США для этих целей ежегодно потреблялось около 10 тыс. т проволоки).
В электронной и электротехнической промышленности миниатюризация аппаратуры, снижение толщины проката, частичная замена латуни в цоколях ламп накаливания на латунированную сталь и переход с плоских на круглые аккумуляторы, на производство которых идет меньше меди, приводят к сокращению удельного потребления меди этими отраслями. Этот сектор экономики в странах Западной Европы имеет среднегодовой прирост выпуска продукции около 5 %, тогда как потребление им меди увеличивается лишь на 2-3 % в год.
В телефонии, использовавшей ранее большое количество медно-никелевых лент для контактов, происходит переход с механических переключателей на бесконтактные электронные, что резко сокращает потребление таких лент.

Тенденция к пространственному разделению производства и потребления меди

Все большая часть рафинированной меди вовлекается в международную торговлю. Это является следствием значительного пространственного несовпадения основных районов потребления меди и ее полуфабрикатов и главных районов-продуцентов, как правило, привязанных к месторождениям медьсодержащих руд. Растущие из года в год потребности западных стран, зачастую лишенных своих ресурсных баз, и набирающая обороты электронная и электротехническая промышленность азиатских стран увеличивают объемы потоков международной торговли медью. Однако в стоимостном выражении в среднегодовых ценах мировой экспорт рафинированной меди в 90-е годы вырос не в 1,9 раза, как в весовом, а в 1,3 раза - с,1млрд. до,6 млрд., что явилось результатом падения цен на металл за минувшее десятилетие.
Обеспеченность ведущей десятки стран-потребителей меди своим собственным производством рафинированного металла постоянно снижалась - с 75,1 % в 1990 г. до 64 % в 1999 %, при этом ее доля в мировом потреблении оставалась на уровне 73-75 %. Таким образом, использование меди в хозяйстве ведущих государств растет гармонично с мировым, а производственные мощности по выпуску рафинированного металла имеют более низкие темпы роста в сравнении с мировыми.
Основными потребителями меди являются страны «Большой семерки» (G7) и Европейского Союза (ЕС), новые индустриальные страны (НИС), особенно первой волны, такие как Малайзия, Сингапур, Тайвань, Республика Корея, также быстро растут потребности Китая (КНР) (табл. 3).

С начала 20-го века, промышленный спрос на рафинированную медь увеличился с 494 тыс. тонн/год до более чем 17000 тыс. тонн/год. В довоенный период, спрос на медь увеличивался в среднем на 3.1% ежегодно. После Второй мировой войны (в 1945-1973 годах) спрос на медь увеличивался уже на 4.5% ежегодно. С 1974 года - года первого нефтяного кризиса, темпы роста спроса на медь замедлились до 2.4% в год, а 1990-х годах снова выросли - примерно до 2.9%.

Сейчас рост потребления меди в основном обеспечивают две страны - Китай и США, а Япония выступает лишь катализатором активности покупателей на рынке. В Америке развитие строительной отрасли во многом определяет состояние экономики в целом. А индустрия Китая стремительно наращивает мощности в различных отраслях уже несколько лет, что вывело страну в мировые лидеры по объёмам потребления основных металлов. Нынешнее повышение спроса прогнозировалось, но мировые медные компании не успели к нему заранее подготовиться, так как строительство новых рудников - дело длительное и дорогостоящее.
По опубликованной оценке, мировое потребление меди в 2005 году увеличилось на 4,2%, до 17,1 млн т. (Данные Чилийской медной ассоциация Cochilco). Китай был лидером в потреблении меди, его уровень вырос на 8,4%, до 3,6 млн т. США также увеличили потребление меди - примерно на 3,0%, до 2,6 млн т.

Страны ЕС уже многие годы стабильно потребляют 26-28 % мирового производства рафинированной меди. Доля стран «Большой семерки» за десятилетие немного понизилась - с 56,3 до 51 %, но все еще составляет половину потребления мирового выпуска меди. Значителен рост доли НИС - с 5,4 до 11,5 % и особенно КНР, чьи потребности выросли в 3,2 раза и составляют около 11 % мирового потребления.
Как показывают данные табл. 4, все в большей степени мировые потребители меди ориентируются на зарубежные источники металла; их собственные мощности по выпуску рафинированного металла, в немалой степени работающие на импортных концентратах и вторичном сырье, в последние годы покрывают все меньшую часть потребностей.

Структура потребления меди по отраслям

Мировое производство меди

Табл. №4. Доля собственного производства в потреблении меди в группах стран G7, ЕС, НИС и КНР, %

Следовательно, растет заинтересованность главных потребителей меди в поставках рафинированного металла. При этом наблюдается тенденция к диверсификации этих поставок - их направления расширяются, подключаются все новые страны.
Определенную часть собственных потребностей в меди основные страны-потребители обеспечивают, перерабатывая медный скрап. Подавляющая часть производимой вторичной рафинированной меди из этого скрапа приходится на страны ЕС (в среднем 59,3 % от мирового выпуска в последние 5 лет) и страны «Большой семерки» (68,8 %), тогда как на НИС и КНР - суммарно менее 1 %.

Табл. № 5. Мировые запасы меди, тыс. т (в пересчете на металл)

В табл. 5 указаны данные Геологической службы США, характеризующие запасы и базу запасов медных руд в мире на конец 2000 г.

Ведущие страны-производители меди показаны в табл. 7-9. За последние два десятилетия существенно изменилась география добычи и производства меди. Производство в старых медедобывающих районах (Заир, Замбия, Папуа-Новая Гвинея), где промышленные запасы сильно истощены и дальнейшая их разработка относительно дорога, пережило существенный спад. Вместе с тем открытие новых крупных месторождений привело к инвестиционному буму в этой отрасли. Ряд крупнейших инвестиционных проектов на новых месторождениях в Чили и Индонезии, где добыча ведется открытым способом, сделал эти страны ведущими производителями медной руды. В последние несколько лет Чили обогнала и ушла далеко вперед от США, занимавших ранее первое место по добыче медной руды. Индонезия ворвалась в первую десятку производителей медной руды благодаря инвестициям в разработку лишь одного месторождения Грасберг. Таким образом, Чили, США, Индонезия, Австралия и Канада являются крупнейшими странами по добыче медной руды. Чили, Япония, США, Китай и Россия - по выплавке черновой и рафинированной меди.

Поскольку содержание меди в руде мало и в среднем составляет от 0,3 до 1%, транспортировка медной руды экономически неэффективна. Это является причиной того, что циклы переработки меди от добычи руды до получения концентрата обычно территориально связаны. Вместе с тем концентрат и черновая медь вполне могут перевозиться. К тому же для получения рафинированной меди необходимы значительные затраты электроэнергии. Следствием этого стало то, что только в последние десятилетия крупнейшие страны-производители медной руды начали увеличивать долю рафинированной меди в совокупном выпуске. Однако процесс этот идет еще крайне медленно. Например, в Чили рафинируют только 60% добываемой меди. В аналогичном положении находятся предприятия Австралии, Мексики, Индонезии и Перу, которые не могут рафинировать всю добываемую медь.
Влияние низких цен на медь в 1998-1999 гг. на производителей меди можно охарактеризовать следующими направлениями:

поиск дешевых источников сырья, энергии и трудовых ресурсов и закрытие становящихся нерентабельными предприятий;

применение новых технологий, снижающих себестоимость производства;

консолидация компаний-производителей

Страны Латинской Америки (Чили, Перу и др.) обладают самыми большими запасами медных руд, причем их добыча менее трудоемка по сравнению с другими государствами, а близость к морским коммуникациям позволяет им активно продавать медное сырье при низких транспортных издержках. Поэтому в данном регионе высока инвестиционная активность крупных компаний-производителей меди, что ведет к росту добычи и экспорта медного сырья (табл. 6).

Табл. № 6. Планируемый прирост или выбытие (-) мощностей по производству меди в концентратах

В Японии большинство предприятий построены 20-25 лет назад и не отвечают современным требованиям по затратам на производство продукции. Поэтому крупнейшие японские производители меди, такие как Nippon Mining and Metals, Mitsui Mining and Smelting и др., активно приобретают акции предприятий по выпуску меди в Китае, Индонезии и Респ. Корее, где ниже себестоимость производства. Падение цен в 1999 г. до 1455 $/т сделало нерентабельным производство меди в Северной Америке, так как достигнутый на рудниках уровень расходов составляет 1500-1760 $/т, следствием этого было закрытие ряда рудников в регионе.
Все шире применяются гидрометаллургические методы извлечения (SX-EW - выщелачивание/жидкостная экстракция/электролиз), позволяющие снизить себестоимость производства меди. Около 18 % извлекаемой меди в мире приходится на эти методы. К примеру, компания Asarco снизила средние эксплуатационные затраты на производство 1 кг меди с 1997 по 1999 г. на 13 % за счет использования гидрометаллургических методов извлечения. Себестоимость меди при использовании этих методов лежит в пределах 0,8-1,3 $/кг.

Табл. № 7. Крупнейшие компании мира, производящие рафинированную медь

В табл. 7 указаны крупнейшие компании-производители меди. В 1999 г. о своих планах по слиянию объявил целый ряд компаний (табл. 8). Наиболее крупными были две сделки между североамериканскими производителями. Первой из них является покупка американской компанией Phelps Dodge своего конкурента Cyprus Amax. В другом случае компания Grupo Mexico приобрела Asarco, причем такое объединение позволило сократить административные расходы в 2000 г. на 0 млн., а в 2002 г. планируется уже на 0 млн. После этих сделок как Phelps Dodge, так и Grupo Mexico значительно усилили свои позиции на мировом рынке, заняв второе и третье места среди крупнейших производителей меди. Реальной сделкой является совместное предприятие LG-NIKKO, объединившее медеплавильные производства LG Group (Южная Корея) и японской компании Nippon Mining and Metals. В Китае идет создание трех объединений, контролирующих производство цветных металлов. Одно из них будет контролировать выпуск алюминия, второе - меди, цинка и свинца, третье - производство редких металлов.

Табл. № 8. Крупнейшие сделки по объединению в медной промышленности в 1999 г.

Обзор мирового рынка меди по состоянию на июль 2011 года

За 25 июля 2011 года на Лондонской бирже металлов (London Metal Exchange, LME) официальная цена наличной меди с немедленной оплатой и поставкой повысилась с $9607,0 до $9698,0 за тонну, а цена меди с поставкой через три месяца - с $9631,0 до $9719,0 за тонну. Неофициальная цена наличной меди при закрытии торгов вечером 22 июля - $9624,0 за тонну.
Запасы меди на отслеживаемых биржей LME складах за последний торговый день уменьшились с 474,0 до 472,3 тыс. тонн. Средняя цена наличной меди на LME за январь 2011 года - $9555,70, за февраль - $9867,60, за март - $9530,65, за апрель - $9483,25, за май - $8927,05, за июнь - $9045,43 за тонну, а в среднем за прошедшие дни июля - $9579,8 за тонну.
Официальная цена (settlement) июльских фьючерсных медных контрактов на площадке COMEX (подразделение Нью-Йоркской коммерческой биржи New York Mercantile Exchange, NYMEX) за последний торговый день повысилась с $9650,7 до $9710,2 за тонну. Запасы меди на COMEX за последний торговый день уменьшились с 80,8 до 80,3 тыс. тонн.
Официальная цена (settlement) августовских медных контрактов на Шанхайской фьючерсной бирже Shanghai Futures Exchange (ShFE) за последний торговый день (в пересчете с юаней) понизилась с $11163 до $11111 за тонну. Запасы меди, отслеживаемые Шанхайской фьючерсной биржей, за прошедшую неделю увеличились с 109,4 до 112,0 тыс. тонн. По данным Shanghai Metals Market, на Шанхайском спотовом рынке средняя цена наличной меди за последний торговый день (в пересчете с юаней) понизилась с $11142 до $11090 за тонну.
В пятницу, 22 июля, официальные биржевые котировки меди на торгах в Лондоне и Нью-Йорке повысились на фоне позитивных событий в еврозоне, а в Шанхае - понизились из-за негативных новостей из Китая. При этом неофициальная цена меди при закрытии торгов в Лондоне понизилась, что, по данным сегодняшнего утреннего обзора Global Markets Overview 07/25/2011, приведенном The International Business Times, произошло из-за укрепления доллара США. А в CME Group считают, что рынок меди хотя и частично восстановился, но остается под давлением.
Агентство Reuters сообщило, что работники крупнейшего в мире медного комбината Escondida в Чили продолжили забастовку, требуя пересмотра положений контракта, связанных с зарплатой, и угрожают бессрочной забастовкой. Это может усугубить ситуацию с поставками меди на мировой рынок, которая ухудшилась из-за плохой погоды и забастовок на других комбинатах в Чили. Напомним, что в начале июля 24-часовую забастовку провели рабочие компании Codelco. По словам лидеров профсоюзов, компания BHP Billiton, контролирующая комбинат Escondida, не прислушалась к их предложениям по изменению контрактов в ходе многочисленных встреч, и рабочие начали выражать недовольство. «Эта борьба будет нарастать, потому что общество недовольно тем, что богатства страны попадают в частные руки. Другие профсоюзы последуют за нами», - сказал глава профсоюза Codelco Эспиноса (Espinoza). В прошлом году на комбинате Escondida было получено 1,1 миллиона тонн меди.
Агентство Dow Jones Newswires добавило, что на медном комбинате Escondida в Чили в результате забастовки будет недополучено 3000 тонн меди. Крупнейший профсоюз Escondida в Чили проголосовал за продление забастовки. Профсоюзный лидер Хосе Видаль (Jose Vidal) заявил в пятницу, что члены Союза горняков единогласно проголосовали продлить забастовку, которая началась в четверг вечером.
В то же время, несмотря на активный рост стоимости меди с начала июля, ее котировки остаются ниже рекордно высоких цен, зафиксированных в феврале - $10148,0 за тонну. Сейчас рост цен на медь сдерживается из-за возможного замедления мировой экономики, в частности, экономики США и Китая. К тому же, риски распространения долгового кризиса на более крупные экономики еврозоны побуждают биржевых инвесторов больше покупать золото и серебро. Неясные перспективы китайского спроса на медь также не прибавляют оптимизма. По крайней мере, последние данные по импорту меди в Китай, опубликованные 21 июля, показали снижение.
Деловой портал Kitco News привел мнение банка Commerzbank, который прогнозирует, что рынок меди будет опираться на уменьшение поставок этого металла из Чили и ослабление спроса со стороны Китая. В течение оставшейся части года, соотношение спроса и предложения на мировом рынке меди может значительно измениться из-за Китая, крупнейшего потребителя меди в мире. В то же время предполагается, что скрытые от учета запасы меди в Китае составляют от 200 до 300 тыс. тонн.

Динамика мировых цен на медь на Лондонской бирже металлов, USD/тонну

Медь в мировой промышленности занимает одну из ключевых позиций. Благодаря высокой тепло- и электропроводности она находит широчайшее применение в электротехнике, а высокая механическая прочность и пригодность для механической обработки делает ее незаменимой в трубном производстве для внутренних систем.

Добыча меди в России приносит весьма плодотворные результаты. А то обстоятельство, что российская сырьевая база на 40% состоит из медно-никелевых сульфидных месторождений, а на 19 - из колчеданных, дает России немалое преимущество перед другими странами.

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.

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:

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.

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).

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.

Медная промышленность в России

На Урале и в Западной Сибири нет-нет да и находят древнейшие шахты времен каменного века. В них трудились наши праотцы, добывая для вторженцев среди прочих полезных ископаемых медные руды.

Хотя, если верить официальным источникам, на Руси практически не добывались цветные металлы до XVIII века.

Цветная металлургия Российской империи

Опыт первых государевых медеплавильных заводов, появившихся еще в период 1638-1640 гг., когда были обнаружены медные месторождения на р. Калькарке, оказался неудачным. Руды не хватало, чтобы обеспечить загрузку. Не прошло и десяти лет, как производство пришлось остановить, а сами заводы закрыть.

Петровские реформы дали новый толчок становлению горнорудной отрасли - разведку и переработку руд цветных металлов он передал в частные руки. Созданная императором Берг-коллегия служила неким Министерством геологии (если проводить аналогии), решая, кому предоставить полномочия по поиску и разработке руд, а кому не стоит.

Тем более что о «богатых залежах» говорить не приходилось. Были небольшие источники в Олонецкой губернии и на Печоре, но для нужд внутреннего рынка их явно недоставало. Так что основным поставщиком цветмета для Российской империи была Европа. А военно-стратегическое положение Руси требовало как можно больше железа и меди. Их называли металлами войны. Разработки на Урале должны были исправить положение дел.

В 1750 году 72 «железных» и 29 медеплавильных завода России выдавали готовую продукцию. Но уже к 90-м два предприятия Богословского и Вотского округов представляли всю уральскую добычу.

«На западном склоне Урала, который был покрыт когда-то целой серией медеплавильных заводов, продолжает работать только один Юговский завод с производительностью всего около 40 т меди. По всему восточному склону Урала, с севера от Богословских заводов вплоть до Преображенского завода на юге Урала, разбросаны действовавшие когда-то медеплавильные заводы и рудники, большая масть которых уже несколько десятков лет не разрабатывается» (Л. Б. Кафенгауз «Эволюция промышленного производства России»).

Рис. 3. Вид на Миасский медеплавильный завод на Урале. 1773 год
Источник: сайт infourok.ru

И лишь в конце 90-х годов намечается сдвиг в развитии медного дела - сдвиг, который перешел в подъем только в начале XX века, превративший медную промышленность в одну из бурно развивающихся отраслей. С 1906 г. начался поистине фантастический рост производства меди, и за 7 лет оно выросло в 3,6 раз.

И даже упадок, когда страна переживала лихие времена, революции и войны, а он длился ни много ни мало 15 лет, не помешал Советской России достичь немалых успехов в медной промышленности.

Сегодняшний день медной отрасли Российской Федерации

Россия остается многие годы крупным поставщиком меди и продукции из нее на мировой рынок. В 2016 году здесь произведено 860,1 тыс. тонн рафинированной меди. Добыча меди составила 844,7 тыс. тонн.

Рис. 4. Добыча меди открытым способом на Гайском ГОКе УГМК
Источник: сайт

Центры производства меди

На размещение предприятий отрасли оказывают влияние определенные факторы:

• сырье;
• энергия и топливо;
• потребители.

Рис. 5. Распределение запасов и ресурсов меди в России
Источник: сайт met-all.org

Добывающие предприятия, как правило, размещаются поблизости от рудников в районах добычи меди. Ключевым оказывается сырьевой фактор.