Introduzione

Ogni volta che accendi una luce, usi un elettrodomestico in casa o apri un rubinetto, è il rame che ti fornisce l'elettricità o l'acqua. Il rame è quindi un metallo molto importante per l'uomo e combina proprietà più utili probabilmente di qualsiasi altro metallo.

Una casa familiare media contiene più di 90 chilogrammi di rame: 40 kg di cavi elettrici, 30 kg di impianti idraulici, 15 kg di ferramenta, 9 kg di elettrodomestici e 5 kg di articoli in ottone. Un aereo Boeing 747-200 contiene circa 1,8 tonnellate di rame. La Statua della Libertà a New York contiene più di 27 tonnellate di rame.

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Bobina di filo di rame.

Proprietà

Il rame è l'unico metallo presente in natura oltre all'oro ad avere un colore distintivo. Come l’oro e l’argento, il rame è un ottimo conduttore di calore ed elettricità. È anche molto malleabile e duttile. Il rame è anche resistente alla corrosione (non arrugginisce molto facilmente). Il rame è tenero ma resistente. Si mescola facilmente con altri metalli per formare leghe come bronzo e ottone. Il bronzo è una lega di stagno e rame e l'ottone è una lega di zinco e rame. Rame e ottone sono facilmente riciclabili: forse il 70% del rame attualmente in uso è stato riciclato almeno una volta.

Le proprietà del rame

Usi

Oggi il rame, poiché è un ottimo conduttore di elettricità, viene utilizzato nei generatori elettrici e nei motori per i cavi elettrici e nei prodotti elettronici, come radio e televisori. Il rame inoltre conduce bene il calore, per questo viene utilizzato nei radiatori dei veicoli a motore, nei condizionatori-e nei sistemi di riscaldamento domestico.

Poiché il rame non si corrode facilmente, viene utilizzato anche per le tubazioni dell'acqua. La sua malleabilità fa sì che i tubi di rame possano essere piegati per superare facilmente gli angoli, senza rompersi.

Il solfato di rame viene utilizzato come fungicida per impedire alle radici delle piante di bloccare gli scarichi e i sistemi fognari. Il colore blu-verde del legno trattato è il risultato del naftanato di rame e dell'arseniato di rame-cromo-introdotti sotto pressione per aiutare a proteggere il legno dai piralidi.

Il rame viene utilizzato anche per realizzare monete e strumenti scientifici, nonché in applicazioni decorative.

Ci sono circa 15 grammi di rame in un telefono cellulare e recentemente il rame ha sostituito l'alluminio nei chip dei computer.

Storia

Il rame è stato il primo metallo utilizzato dalle persone. Fu scoperto dall'uomo neolitico circa 9000 anni fa e utilizzato al posto della pietra, poiché era molto più facile da modellare. In questo modo, avrebbero potuto modellare il rame in vari oggetti utili come contenitori e utensili: un grande passo avanti per la razza umana. Il suo bel colore rendeva il rame attraente anche per l'uso in gioielli e ornamenti.

Ci sono prove che il rame veniva usato fin dai tempi antichi, un pezzo di tubo di rame usato 5000 anni fa fu portato alla luce dagli archeologi nella Piramide di Cheope in Egitto. Intorno al 4000 aC fu scoperto il bronzo (una lega ancora più dura) mescolando il rame con una piccola quantità di stagno. Veniva utilizzato per realizzare armi, armature, utensili e strumenti decorativi, così iniziò l'età del rame-del bronzo. Sebbene la produzione di utensili in bronzo cadde in gran parte in disuso con l'inizio dell'età del ferro intorno al 1000 aC, il rame continuò ad essere utilizzato per le sue altre proprietà. Essendo uno degli unici due metalli colorati, la sua bellezza lo rende altamente desiderabile per la realizzazione di ornamenti e la sua resistenza alla corrosione lo rende adatto per l'uso in mare o in prossimità di esso.

La capacità di trasformare il rame in fogli e la sua resistenza alla ruggine lo hanno reso un materiale di copertura popolare su edifici importanti.

La crescita dell’industria del rame è stata strettamente collegata al crescente utilizzo dell’elettricità. Le applicazioni elettriche continuano ad essere l'uso principale del metallo, che può essere attribuito a due proprietà fisiche. È un eccellente conduttore elettrico (e di calore) ed è sufficientemente duttile da poter essere trasformato in filo e ridotto in fogli senza rompersi. Il rame è ampiamente utilizzato nei componenti idraulici ed è un componente importante delle leghe, molte delle quali sono più dure, resistenti e resistenti dei singoli elementi costitutivi. Nel 1837 Charles Wheatstone e William Cooke brevettarono il primo telegrafo elettrico, utilizzando filo di rame. Nel 1876 Alexander Graham Bell fu il primo a utilizzare il filo telefonico in rame. Nel 1878 Thomas Edison inventò la prima luce elettrica, basandosi sul rame per trasportare la corrente. Nel giro di pochi anni, l’utilizzo di massa di queste due invenzioni provocò un incredibile incremento nell’estrazione e nella produzione del rame.

Formazione

Poiché il rame reagisce facilmente con altre sostanze, può formarsi in vari modi nella crosta terrestre. Si trova spesso in depositi con altri metalli come piombo, zinco, oro e argento.

Le quantità di gran lunga maggiori di rame si trovano nella crosta in corpi noti come depositi di rame porfirico. Questi depositi un tempo erano grandi masse di roccia fusa che si raffreddarono e solidificarono nella crosta terrestre. Mentre si raffreddavano, crescevano alcuni grandi cristalli, che venivano poi circondati da cristalli più piccoli man mano che il raffreddamento diventava più rapido - i geologi chiamano queste rocce porfidi. Inizialmente il rame veniva sparso in basse concentrazioni nella grande massa di roccia fusa. Quando il magma si raffreddò e i cristalli cominciarono a formarsi, la quantità di fusione diminuì. Il rame rimaneva nella fusione, diventando sempre più concentrato. Quando la roccia fu quasi completamente solida, si contrasse e si spezzò e il fluido rimanente, ricco di rame-, fu schiacciato nelle fessure, dove alla fine anch'esso si solidificò. Nel corso di molti milioni di anni le rocce che coprivano questi depositi si erosero e alla fine i depositi apparvero in superficie. Esempi di depositi di porfido includono Cadia Hill (NSW) e Cerro Colorado (Panama).

Una miscela di rame, ferro e zolfo è chiamata calcopirite (CuFeS₂) o "l'oro degli sciocchi", e ha ingannato molti-cercatori d'altri tempi! La calcopirite in Australia si trova in rocce che hanno più di 250 milioni di anni. Bornite (Cu₅FeS₄), covellite (CuS) e calcocite (Cu₂S) sono importanti fonti di rame nel mondo e molti giacimenti minerari contengono anche malachite (CuCO₃.Cu(OH)₂), azzurrite (Cu₃(CO₃)2.Cu(OH)₂), cuprite (Cu₂O), tenorite (CuO) e rame nativo. I solfuri, che danno la maggior parte del rame prodotto nel mondo, occupano generalmente le parti più profonde dei giacimenti che non sono stati esposti agli agenti atmosferici. Vicino alla superficie vengono alterati dall'ossidazione e da altre azioni chimiche per produrre ossidi e carbonati. Questi minerali secondari di rame possono formare minerali ricchi nelle parti superiori di molti depositi e, a causa del loro caratteristico colore verde o blu, anche piccole quantità sono facilmente visibili nelle rocce in cui si trovano. I minerali contenenti rame si trovano comunemente in associazione con minerali che possono contenere oro, piombo, zinco e argento.

Risorse

In Australia, la ricerca del rame iniziò subito dopo l’insediamento europeo. La prima grande scoperta di rame in Australia avvenne a Kapunda, nell'Australia meridionale, nel 1842, quando Francis Dutton trovò del minerale di rame mentre cercava una pecora smarrita. Nel 1860, l'Australia Meridionale era conosciuta come il "Regno del Rame" perché possedeva alcune delle più grandi miniere di rame del mondo.

L'Australia detiene una parte sostanziale del rame mondiale e nel 2016 si è classificata al 2° posto dietro il Cile, secondo lo United States Geological Survey (USGS). Abbiamo diverse miniere di rame di importanza mondiale, tra cui il deposito di rame-piombo-zinco di Mt Isa nel Queensland e il deposito di rame-uranio-oro della Olympic Dam nell'Australia meridionale, che sta estraendo uno dei più grandi giacimenti di rame-del mondo. Altri esempi di importanti risorse di rame sono i depositi di rame-oro di Prominent Hill e Carrapateena nell'Australia meridionale, i depositi di rame-oro di Northparkes, i depositi di rame-piombo-zinco di CSA e Girilambone rame nel Nuovo Galles del Sud, i depositi di rame-oro di Ernest Henry, Osborne e Mammoth e i depositi di rame-oro a Selwyn nel Queensland e i depositi di rame-zinco depositi a Golden Grove e il deposito di rame Nifty nell'Australia occidentale.

Depositi di rame australiani e miniere operative, 2022.
L'entità del deposito si basa sulle risorse totali (EDR + risorse dimostrate subeconomiche + dedotte).
Per chiarezza, vengono etichettati solo i depositi maggiori o significativi.

Estrazione mineraria

Sebbene in molti dei principali paesi produttori si estraggano grandi giacimenti di rame con metodi a cielo aperto-, la maggior parte del minerale di rame prodotto in Australia proviene da miniere sotterranee. Il metodo tradizionale utilizzato nella maggior parte delle miniere prevede che il minerale venga frantumato e portato in superficie per la frantumazione. Il minerale viene quindi macinato finemente prima che i minerali solforati contenenti rame-vengono concentrati mediante un processo di flottazione che separa i granuli del minerale minerale dal materiale di scarto, o ganga. A seconda del tipo di minerali contenenti rame nel minerale e dei processi di trattamento utilizzati, il concentrato contiene tipicamente tra il 25 e il 30% di rame, tuttavia può arrivare fino a circa il 60% di rame. Il concentrato viene poi lavorato in una fonderia.

Elaborazione

In alcune miniere australiane, il rame viene lisciviato dal minerale per produrre una soluzione ricca di rame-che viene successivamente trattata per recuperare il rame metallico. Il minerale viene prima frantumato e depositato su cuscinetti di lisciviazione dove viene sciolto da una soluzione di acido solforico per lisciviare il rame. La soluzione ricca di rame- viene quindi pompata all'impianto di estrazione con solvente per separare il rame come complesso di rame. Questo viene concentrato e la soluzione viene passata all'impianto di elettroestrazione per recuperare il rame. I catodi di rame prodotti mediante elettroestrazione contengono il 99,99% di rame adatto per usi elettrici. L'intero processo è noto come estrazione elettrolitica con solvente (SX-EW).

Vari metodi di fusione vengono utilizzati per convertire i concentrati in rame metallico. Un metodo consiste nel fonderli con fondenti in un forno fonditore per produrre rame opaco, che è una miscela principalmente di solfuri di ferro e rame che solitamente contengono dal 50 al 70% di rame. Il metallo fuso viene versato in un convertitore, che contiene più fondenti e convertito in rame blister, che è puro dal 98 al 99% circa. Il rame blister viene spillato, ulteriormente raffinato in un forno anodico e infine raffinato elettroliticamente in rame catodico puro.

Alla diga olimpica il concentrato viene fuso- direttamente per formare bolle di rame. In questo processo il concentrato di rame viene immesso nella fonderia con aria arricchita di ossigeno-. Il concentrato fine reagisce o "lampeggia" istantaneamente quando la frazione di zolfo dei solfuri di rame viene bruciata e diventa gas di anidride solforosa. Il rame fuso e le scorie cadono nel focolare della fonderia. Le scorie formano uno strato sulla superficie del rame fuso. Il rame blister viene rimosso periodicamente per un'ulteriore purificazione in un forno anodico e raffinato elettroliticamente.

Ulteriori informazioni

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