Vsebina
- Baker - kovina, ki se uporablja skozi stoletja
- Kako danes uporabljamo baker?
- Starodavne uporabe bakra
- Katere lastnosti omogočajo uporabo bakra?
- Vrste nahajališč bakra
- Dobava, povpraševanje in recikliranje bakra
- Kako zagotovimo ustrezne zaloge bakra za prihodnost?
- Globalna ocena virov bakra
Kip svobode: Leta 1886 je Kip svobode predstavljal največjo uporabo bakra v eni sami zgradbi. Za postavitev kipa so razrezali in zabili približno 80 ton bakrene pločevine na debelino približno 2,3 milimetra (3/32 palca) ali približno dva ameriška penija, ki sta bila skupaj nameščena. Harris
Baker - kovina, ki se uporablja skozi stoletja
Baker je bila ena prvih kovin, ki jo je človek doslej pridobival in uporabljal, in je bistveno prispeval k ohranjanju in izboljšanju družbe od začetka civilizacije. Baker je bil prvič uporabljen v kovancih in okraskih, ki se začnejo okoli 8000 B.C., in okoli 5500 BC, bakreno orodje je pomagalo civilizaciji izhajati iz kamene dobe. Odkritje, da baker, legiran s kositrom, ustvarja bron, je označil začetek bronaste dobe pri približno 3000 BC.
V Združenih državah Amerike so košček bakrene zapestnice našli v pokopališču domorodcev na obalni ravnini Gruzije leta 2017. Pokop je bil upepelitev izpred približno 3500 let. Baker je vseboval elemente v sledovih, ki so ga povezovali z geološkimi nahajališči na območju Velikih jezer. Ta odkritja kažejo na medkrajevno trgovinsko povezavo med Gruzijo in regijo Velikih jezer, večjo razdaljo kot doslej.
Baker se zlahka raztegne, oblikuje in oblikuje; je odporen proti koroziji; ter učinkovito izvaja toploto in elektriko. Kot rezultat, je bil baker pomemben za zgodnje ljudi in je še danes izbirni material za številne domače, industrijske in visokotehnološke aplikacije.
Uporaba bakra: Ta graf prikazuje, kako so baker uporabljali v ZDA v letu 2017 v industrijskem sektorju. Primer: baker, uporabljen pri gradnji stavb, bi lahko uporabili za ožičenje, vodovod, vremensko izolacijo in številne druge posamezne vrste uporabe. Podatki za ta grafikon so iz povzetka mineralnih surovin Združenih držav Amerike za leto 2018.
Kako danes uporabljamo baker?
Trenutno se baker uporablja pri gradnji zgradb, proizvodnji in prenosu električne energije, proizvodnji elektronskih izdelkov in proizvodnji industrijskih strojev in transportnih vozil. Bakreno ožičenje in vodovod sta sestavni del naprav, ogrevalnih in hladilnih sistemov ter telekomunikacijskih povezav, ki se vsak dan uporabljajo v domovih in podjetjih. Baker je pomemben sestavni del motorjev, ožičenja, radiatorjev, konektorjev, zavor in ležajev, ki se uporabljajo v avtomobilih in tovornjakih. Povprečni avtomobil vsebuje 1,5 kilometra bakrene žice, skupna količina bakra pa se giblje od 20 kilogramov (44 funtov) v majhnih avtomobilih do 45 kilogramov (99 funtov) v luksuznih in hibridnih vozilih.
Rimski kovanec: Baker je bila ena prvih kovin, ki so jo uporabljali za izdelavo kovancev, ta praksa pa se je začela približno leta 8000 pred našim štetjem. Zgoraj prikazani kovanec je rimski stolček s podobo Konstancija I.
Starodavne uporabe bakra
Tako kot v starih časih baker ostaja sestavni del kovancev, ki se uporablja v mnogih državah, vendar so bile ugotovljene številne nove uporabe. Ena izmed bakra novejše uporabe vključuje njegovo uporabo na pogosto dotaknjenih površinah (na primer medeninaste kljuke), kjer bakrene protimikrobne lastnosti zmanjšujejo prenos bakterij in bolezni. Proizvajalci polprevodnikov so začeli uporabljati tudi baker za vezje v silikonskih čipih, kar mikroprocesorjem omogoča hitrejše delovanje in porabo manj energije. V zadnjem času je bilo ugotovljeno, da bakreni rotorji povečujejo učinkovitost elektromotorjev, ki so glavni porabnik električne energije.
Baker v avtomobilih: Baker je pomemben sestavni del motorjev, ožičenja, radiatorjev, konektorjev, zavor in ležajev, ki se uporabljajo v avtomobilih in tovornjakih. Povprečni avtomobil vsebuje 1,5 kilometra bakrene žice, skupna količina bakra pa se giblje od 20 kilogramov (44 funtov) v majhnih avtomobilih do 45 kilogramov (99 funtov) v luksuznih in hibridnih vozilih.
Katere lastnosti omogočajo uporabo bakra?
Odlične zlitinske lastnosti bakra so ga naredile neprecenljivega v kombinaciji z drugimi kovinami, kot so cink (v medenino), kositer (v bron) ali nikelj. Te zlitine imajo zaželene lastnosti in so, odvisno od njihove sestave, razvite za visoko specializirane aplikacije. Na primer, bakro-nikljeva zlitina se nanese na trupe ladij, ker ne korodira v morski vodi in zmanjšuje oprijema morskega življenja, kot so barke, s čimer se zmanjša vleka in poveča poraba goriva. Medenina je bolj lahka in ima boljše zvočne lastnosti kot čisti baker ali cink; posledično se uporablja v različnih glasbenih inštrumentih, vključno s trobentami, tromboni, zvonovi in činelami.
Baker v dragih kamnih: Baker je pomemben element v številnih dragih kamnih, kot so turkizna, azurit, malahit in krizokol. Tem mineralom daje zeleno ali modro barvo in visoko specifično težo. Kabochoni, prikazani zgoraj, so nekateri od mnogih dragih kamnov, ki so jih minirali v Arizoni.
Vrste nahajališč bakra
Baker se pojavlja v različnih oblikah, vendar okoliščine, ki nadzorujejo, kako, kdaj in kje se odlaga, so zelo različne. Kot rezultat, se v bakra pojavlja veliko različnih mineralov. Kalkopirit je najbolj bogat in gospodarsko najpomembnejši od mineralov bakra.
Raziskave, namenjene boljšemu razumevanju geoloških procesov, ki proizvajajo mineralna nahajališča, vključno z bakrenimi nahajališči, so pomemben sestavni del programa USGS za mineralne vire. Depoziti bakra se na splošno razvrščajo na podlagi načina nastajanja nahajališč. Porfirni nanosi bakra, ki so povezani z magnetnimi vdori, dajo približno dve tretjini svetovnega bakra in so zato najpomembnejša vrsta nahajališča bakra. Tovrstna velika nahajališča bakra najdemo v gorskih regijah zahodne Severne Amerike in v Andih gorah Južne Amerike.
Druga pomembna vrsta nahajališča bakra - vrsta, ki jo vsebujejo sedimentne kamnine - predstavlja približno četrtino svetovnih opredeljenih virov bakra. Ta nahajališča se pojavljajo na območjih z bakrenim pasom v osrednji Afriki in v porečju vzhodne Evrope Zechstein.
Posamezna nahajališča bakra lahko vsebujejo na stotine milijonov ton kamnin, ki vsebujejo baker, in običajno nastajajo z uporabo metod rudarjenja z odprtimi jami. Rudarske dejavnosti, ki običajno odkrivajo rudo več let, pogosto trajajo desetletja. Čeprav v mnogih zgodovinskih rudarskih dejavnostih ni bilo treba izvajati svojih rudarskih dejavnosti na način, ki bi zmanjšal njihov vpliv na okolje, sedanji zvezni in državni predpisi zahtevajo, da rudarstvo uporablja okolju prijazne prakse, da zmanjša učinke razvoja rudnin na zdravje ljudi in ekosistema. .
Raziskave o mineralnih okoljih USGS pomagajo opredeliti naravne in človeške interakcije med nahajališči bakra in okoliškimi vodnimi in kopenskimi ekosistemi. Raziskave pomagajo določiti naravne izhodiščne pogoje pred začetkom rudarjenja in po zaprtju rudnika. Znanstveniki USGS preiskujejo podnebne, geološke in hidrološke spremenljivke, da bi bolje razumeli medsebojno vplivanje virov in okolja.
Pridobivanje bakra v Arizoni: Arizona proizvaja več bakra kot katera koli druga država. Ta kratka zgodovina kaže, kako je Arizonas rudarstvo bakra zgradilo državo in spremenilo narod.
Dobava, povpraševanje in recikliranje bakra
Svetovna proizvodnja (ponudba) in poraba (povpraševanje) bakra sta se v zadnjih 25 letih močno povečala. Ko so velike države v razvoju vstopile na svetovni trg, se je povpraševanje po mineralnih surovinah, vključno z bakrom, povečalo. V zadnjih dvajsetih letih se je andska regija Južna Amerika uveljavila kot najbolj produktivna bakrena regija na svetu. Leta 2007 je bilo iz gorovja Andov približno 45 odstotkov bakra na svetu; ZDA so proizvedle 8 odstotkov. Skoraj ves baker, proizveden v ZDA, prihaja iz padajočega vrstnega reda proizvodnje iz Arizone, Utaha, Nove Mehike, Nevade ali Montane.
Tveganje za motnje v svetovni oskrbi z bakrom velja za majhno, ker je proizvodnja bakra globalno razpršena in ni omejena na eno državo ali regijo. Vendar bi bil vpliv morebitnih motenj v oskrbi z bakrom velik zaradi konstrukcije in prenosa električne energije.
Baker je ena najpogosteje recikliranih od vseh kovin; približno tretjina vsega bakra, porabljenega po vsem svetu, se reciklira. Reciklirani baker in njegove zlitine je mogoče ponovno talil in uporabiti neposredno ali dodatno predelati v rafiniran baker, ne da bi pri tem izgubili nobeno od kemičnih ali fizikalnih lastnosti kovin.
Pridobivanje bakra v Arizoni: Arizona proizvaja več bakra kot katera koli druga država. Ta kratka zgodovina kaže, kako je Arizonas rudarstvo bakra zgradilo državo in spremenilo narod.
Rudnik bakra v Utahu: Kopa iz bakra Bingham Canyon, ki je vidna iz vesolja, je proizvedla več kot 12 milijonov ton porfirnega bakra. Rudnik je več kot 4 kilometre na vrhu in globok 800 metrov (0,5 milje) in je eno od inženirskih čudes sveta. Fotografija C.G. Cunningham, USGS.
Kako zagotovimo ustrezne zaloge bakra za prihodnost?
Za pomoč pri napovedovanju, kje se bodo morda nahajali prihodnji viri bakra, znanstveniki iz USGS preučujejo, kako in kje so znani viri bakra skoncentrirani v Zemljini skorji, in to znanje uporabljajo za oceno možnosti nerazkritih virov bakra. USGS je razvil in izpopolnil tehnike za oceno potenciala mineralnih surovin, da bi podprl vodenje zveznih dežel in bolje ocenil razpoložljivost mineralnih surovin v globalnem okviru.
V devetdesetih letih prejšnjega stoletja je ameriška služba za varnostne namene opravila oceno ameriških virov bakra in ugotovila, da je treba najti skoraj toliko bakra, kot je bilo že odkritega. Natančneje, ameriški svetovni zavod je ugotovil, da je bilo odkritih približno 350 milijonov ton bakra in ocenjujejo, da je približno 290 milijonov ton bakra ostalo neodkritih v ZDA.
Poraba bakra: Kakovost bakra, ki je postal izbirni material za številne domače, industrijske in visokotehnološke aplikacije, je privedel do stalnega porasta svetovne porabe bakra. Ameriške raziskave porabe bakra kažejo zanimive trende v obdobju 1990–2012. Potrošnja bakra v razvijajočih se gospodarstvih, kot sta Kitajska in Indija, se je močno povečala, medtem ko je stopnja potrošnje v ZDA nekoliko upadla. Do leta 2002 so bile ZDA vodilni porabniki bakra in so letno porabili približno 16 odstotkov celotnega rafiniranega bakra v svetu (približno 2,4 milijona ton). Leta 2002 je Kitajska prehitela Kitajska kot vodilni svetovni uporabnik rafiniranega bakra. Cvetoče gospodarstvo na Kitajskem je prispevalo k četrtletju njegove letne porabe rafiniranega bakra v 12 letih od leta 2000 do 2012. Grafikon USGS.
Globalna ocena virov bakra
Ameriški ameriški zavod je neodkriti baker ocenil v dveh vrstah nahajališč, ki predstavljajo približno 80 odstotkov svetovne oskrbe z bakrom. Porfirna nahajališča bakra predstavljajo približno 60 odstotkov svetovnega bakra. V nahajališčih porfirnega bakra se minerali bakrove rude širijo v magnetnih vdorih. Plast bakrovih nahajališč, ki jih gostijo sedimenti, v katerih je baker zgoščen v plasteh v sedimentnih kamninah, predstavlja približno 20 odstotkov svetovnih virov bakra. Rudniki na teh dveh nahajališčih na svetovni ravni proizvedejo približno 12 milijonov ton bakra na leto.
V tej študiji so bili upoštevani potenciali izpostavljenih in skritih nahajališč na 1 kilometru površine za porfirna nahajališča in do 2,5 kilometra površine za stratabna nahajališča, ki jih gostijo sediment. Za porfirska nahajališča je bilo razmejenih 175 traktatov; 114 traktatov vsebuje 1 ali več identificiranih nahajališč. Petdeset traktov je bilo razmejenih za usedline bakra, ki jih gostijo sedimenti; 27 vsebuje 1 ali več identificiranih nahajališč.
Rezultati ocene so podani po vrsti depozita za 11 regij (tabela 1). Povprečna skupna neodkrita vira porfirskih nahajališč je 3.100 milijonov ton, povprečna skupna neodkrita vloga za nahajališča, ki jih gostijo sedimenti, pa je 400 milijonov ton, za skupno 3.500 milijonov ton bakra. Razpon ocen virov (med 90. in 10. desetilki) odraža geološko negotovost v postopku ocenjevanja. Približno 50 odstotkov svetovnega števila se dogaja v Južni Ameriki, Južni Srednji Aziji in Indokini skupaj ter Severni Ameriki.
Zemljevid bakra: Porazdelitev znanih nahajališč bakra v letu 2008. Rdeča označuje baker, povezan z vdori v bakrove porfirje, modra barva pa baker, ki ga vsebujejo sedimentne kamnine (nahajališča bakra, ki se nahajajo v usedlinah). Zemljevid po USGS. Povečaj zemljevid.
Južna Amerika ima največ identificiranih in neodkritih virov bakra (približno 20 odstotkov celotne neodkrite količine). Na tem območju se kopljejo največja nahajališča porfira na svetu. Čile in Peru sta med vodilnima svetovnima državama za proizvodnjo bakra.
Srednja Amerika in Karibi gostijo dve nerazviti velikanski (> 2 milijona ton bakra) porfirni nahajališč bakra v Panami. Večina neodkritih virov je v pasu, ki se razprostira od Paname do jugozahodne Mehike.
Severna Amerika gosti visoko mineralizirane porfirne bakrene trakte, ki vključujejo supergiantna (> 25 milijonov ton bakra) porfirskih nahajališč v severni Mehiki, zahodnih Združenih državah Amerike in na Aljaski, pa tudi velikanska nahajališča v zahodni Kanadi. Ocenjeni neodkriti viri porfirja bakra so približno enaki ugotovljenim virom.
Vodilne države za proizvodnjo bakra v ZDA so Arizona, Utah, Nova Mehika, Nevada in Montana. V ZDA odkrivajo, da v Michiganu, Montani in Teksasu ne odkrito usedlin, ki jih gostijo sediment, vsebuje približno trikrat več bakra, kot je bilo ugotovljeno. Znani sta dve velikanski nahajališči v Michiganu in Montani.
Severovzhodna Azija je razmeroma premalo raziskan, s skromnimi opredeljenimi viri bakra iz porfirja in le enim identificiranim velikanskim nahajališčem porfirskega bakra. Ocenjujejo pa, da so povprečni neodkriti viri precej veliki. Ta regija ima največje razmerje neodkritih in opredeljenih virov v študiji.
Severna Srednja Azija ima 35 nahajališč bakra iz porfirja, vključno z nadrejenim nahajališčem v Mongoliji in velikanskim nahajališčem v Kazahstanu. Ocenjuje se, da območje trakta vsebuje približno trikrat večjo količino opredeljenih virov bakra iz porfira. V tej regiji so tudi v Kazahstanu in Rusiji tri velikanska nahajališča bakra, ki jih gostijo sedimenti. Ameriške agencije za varnost ocenjujejo, da je lahko prisotno toliko bakra, ki ga gostijo sedimentni materiali.
Južna Srednja Azija in Indokina so manj temeljito raziskane kot mnogi drugi deli sveta; vendar so bila do danes na tibetanski planoti ugotovljena štiri velikanska nahajališča bakra iz porfirja. Neodkrita nahajališča bakra iz porfira lahko vsebujejo osemkrat večjo ugotovljeno količino bakra.
Arhipelag jugovzhodne Azije gostijo zlato bogate porfirne nahajališča bakra, kot so nadvladi v Indoneziji in približno 16 velikanskih nahajališč v Indoneziji, Papui Novi Gvineji in na Filipinih. Čeprav so deli regije dobro raziskani, bodo nerazkriti viri porfira verjetno presegli opredeljene vire.
Vzhodna Avstralija ima eno velikansko nahajališče bakra iz porfirja in več majhnih nahajališč porfira. Pod prikrivanjem pričakujemo skromne neodkrite vire. Avstralija je desetletja vodilni proizvajalec bakra.
Vzhodna Evropa in jugozahodna Azija so jih že od antičnih časov kovali na baker, pred kratkim pa so odkrili velikanska nahajališča bakra iz porfira. Neodkrit baker naj bi bil približno dvakrat ugotovljen, tako za porfirna nahajališča vzdolž pasu iz Romunije preko Turčije in Irana kot za stranske meje v Afganistanu.
Zahodna Evropa ima največje nahajališče bakra, ki ga gostijo sediment na svetu, na Poljskem. Ocenjujejo, da nerazkrite viri bakra na jugu zahodne Poljske, ki jih gostijo sediment, presegajo opredeljene vire za približno 30 odstotkov.
Afrika in Bližnji vzhod imajo največje kopičenje bakrovih nahajališč bakra, ki jih gostijo sedimenti, z 19 velikanskimi nahajališči v srednjeafriškem bakrenem pasu v Demokratični republiki Kongo in Zambiji. Še vedno je treba odkriti pomembne neodkrite vire bakra.