Einführung

Jedes Mal, wenn Sie ein Licht einschalten, ein Gerät in Ihrem Haus benutzen oder einen Wasserhahn aufdrehen, ist es Kupfer, das Ihnen Strom oder Wasser liefert. Kupfer ist daher ein sehr wichtiges Metall für den Menschen und vereint mehr nützliche Eigenschaften als wahrscheinlich jedes andere Metall.

Ein durchschnittliches Einfamilienhaus enthält mehr als 90 Kilogramm Kupfer: 40 kg Elektrokabel, 30 kg Rohrleitungen, 15 kg Baubeschläge, 9 kg Elektrogeräte und 5 kg Messingwaren. Ein Boeing 747-200-Düsenflugzeug enthält etwa 1,8 Tonnen Kupfer. Die Freiheitsstatue in New York enthält mehr als 27 Tonnen Kupfer.

3 / 7

Rolle mit Kupferdraht.

Eigenschaften

Kupfer ist neben Gold das einzige natürlich vorkommende Metall, das eine besondere Farbe hat. Wie Gold und Silber ist Kupfer ein ausgezeichneter Wärme- und Stromleiter. Es ist außerdem sehr formbar und dehnbar. Kupfer ist außerdem korrosionsbeständig (es rostet nicht sehr leicht). Kupfer ist weich, aber zäh. Es lässt sich leicht mit anderen Metallen mischen, um Legierungen wie Bronze und Messing zu bilden. Bronze ist eine Legierung aus Zinn und Kupfer und Messing ist eine Legierung aus Zink und Kupfer. Kupfer und Messing lassen sich leicht recyceln – vielleicht 70 % des derzeit verwendeten Kupfers wurden mindestens einmal recycelt.

Die Eigenschaften von Kupfer

Verwendet

Heutzutage wird Kupfer aufgrund seiner guten elektrischen Leitfähigkeit in elektrischen Generatoren und Motoren für elektrische Leitungen sowie in elektronischen Geräten wie Radios und Fernsehgeräten verwendet. Kupfer leitet außerdem Wärme gut und wird daher in Kühlern von Kraftfahrzeugen, Klimaanlagen und Heizungssystemen für Privathaushalte verwendet.

Da Kupfer nicht leicht korrodiert, wird es auch für Wasserleitungen verwendet. Aufgrund seiner Formbarkeit können Kupferrohre leicht gebogen werden, ohne zu brechen, sodass sie um Ecken passen.

Kupfersulfat wird als Fungizid verwendet, um zu verhindern, dass Pflanzenwurzeln Abflüsse und Abwassersysteme verstopfen. Die blaugrüne Farbe des behandelten Holzes ist das Ergebnis von Kupfernaphthanat und Kupfer-Chrom-Arsenat, die unter Druck eingebracht wurden, um das Holz vor Bohrern zu schützen.

Kupfer wird außerdem zur Herstellung von Münzen und wissenschaftlichen Instrumenten sowie für dekorative Zwecke verwendet.

In einem Mobiltelefon sind etwa 15 Gramm Kupfer enthalten und seit kurzem wird Aluminium in Computerchips durch Kupfer ersetzt.

Geschichte

Kupfer war das erste von Menschen genutzte Metall. Es wurde vor etwa 9.000 Jahren von Menschen der Jungsteinzeit entdeckt und anstelle von Stein verwendet, da es viel leichter zu formen war. Frühe Kupferschmiede im Iran fanden heraus, dass Kupfer durch Erhitzen weicher und durch Hämmern härter wurde. Auf diese Weise konnten sie aus Kupfer verschiedene nützliche Gegenstände wie Behälter und Utensilien formen – ein großer Fortschritt für die Menschheit. Seine schöne Farbe machte Kupfer auch für die Verwendung in Schmuck und Ornamenten attraktiv.

Es gibt Hinweise darauf, dass Kupfer schon in frühen Zeiten verwendet wurde. Archäologen haben beispielsweise ein Stück Kupferrohr aus der Cheops-Pyramide in Ägypten ausgegraben, das vor 5000 Jahren verwendet wurde. Um 4000 v. Chr. wurde Bronze (eine noch härtere Legierung) entdeckt, indem Kupfer mit einer kleinen Menge Zinn vermischt wurde. Daraus wurden Waffen, Rüstungen, Werkzeuge und Dekorationswerkzeuge hergestellt – damit begann die Kupferbronzezeit. Obwohl die Herstellung von Bronzewerkzeugen mit dem Beginn der Eisenzeit um 1000 v. Chr. weitgehend außer Gebrauch geriet, wurde Kupfer aufgrund seiner anderen Eigenschaften weiterhin verwendet. Als eines von nur zwei farbigen Metallen ist es aufgrund seiner Schönheit für die Herstellung von Ornamenten äußerst begehrt und seine Korrosionsbeständigkeit macht es für den Einsatz im oder in der Nähe des Meeres geeignet.

Die Fähigkeit, Kupfer zu Platten zu schmieden und seine Rostbeständigkeit machten es zu einem beliebten Dachmaterial für wichtige Gebäude.

Das Wachstum der Kupferindustrie ist eng mit der zunehmenden Nutzung von Elektrizität verbunden. Elektrische Anwendungen sind nach wie vor die Hauptanwendung des Metalls, was auf zwei physikalische Eigenschaften zurückgeführt werden kann. Es ist ein ausgezeichneter elektrischer (und Wärme-)Leiter und dehnbar genug, um zu Drähten gezogen und zu Blechen geschlagen zu werden, ohne zu brechen. Kupfer wird häufig in Sanitärkomponenten verwendet und ist ein Hauptbestandteil von Legierungen, von denen viele härter, fester und zäher sind als ihre einzelnen Bestandteile. 1837 patentierten Charles Wheatstone und William Cooke den ersten elektrischen Telegraphen mit Kupferdraht. 1876 verwendete Alexander Graham Bell als erster Telefondraht aus Kupfer. 1878 erfand Thomas Edison das erste elektrische Licht, bei dem Kupfer den Strom leitete. Innerhalb weniger Jahre führte die Massenverwendung dieser beiden Erfindungen zu einem unglaublichen Anstieg des Kupferabbaus und der Kupferproduktion.

Formation

Da Kupfer leicht mit anderen Stoffen reagiert, kann es in der Erdkruste auf verschiedene Weise entstehen. Es kommt häufig in Lagerstätten mit anderen Metallen wie Blei, Zink, Gold und Silber vor.

Die mit Abstand größten Kupfermengen finden sich in der Erdkruste in sogenannten Porphyr-Kupfervorkommen. Diese Vorkommen waren einst große Massen geschmolzenen Gesteins, die in der Erdkruste abkühlten und erstarrten. Beim Abkühlen wuchsen einige große Kristalle, die dann bei schnellerer Abkühlung von kleineren Kristallen umgeben waren – Geologen nennen diese Gesteine ​​Porphyre. Zunächst war das Kupfer in geringen Konzentrationen in der großen Masse geschmolzenen Gesteins verteilt. Als das Magma abkühlte und sich Kristalle zu bilden begannen, wurde die Menge der Schmelze geringer. Das Kupfer blieb in der Schmelze und konzentrierte sich immer mehr. Als das Gestein fast vollständig erstarrt war, zog es sich zusammen und bekam Risse, und die verbleibende kupferreiche Flüssigkeit wurde in die Risse gepresst, wo sie schließlich ebenfalls erstarrte. Im Laufe vieler Millionen Jahre erodierten die Gesteine, die diese Vorkommen bedeckten, und die Vorkommen traten schließlich an die Oberfläche. Beispiele für Porphyrvorkommen sind Cadia Hill (NSW) und Cerro Colorado (Panama).

Eine Mischung aus Kupfer, Eisen und Schwefel heißt Chalkopyrit (CuFeS₂) oder „Katzengold“ und hat so manchen Goldsucher aus alter Zeit hereingelegt! Chalkopyrit kommt in Australien in Gesteinen vor, die mehr als 250 Millionen Jahre alt sind. Bornit (Cu₅FeS₄), Covellin (CuS) und Chalkosin (Cu₂S) sind wichtige Kupferquellen auf der Welt und viele Erzkörper enthalten auch etwas Malachit (CuCO₃. Cu (OH)₂), Azurit (Cu₃(Mit₃)2.Cu(OH)₂), Cuprit (Cu₂O), Tenorit (CuO) und gediegenes Kupfer. Die Sulfide, aus denen der Großteil des weltweit geförderten Kupfers gewonnen wird, befinden sich im Allgemeinen in den tieferen Teilen der Erzgänge, die nicht der Witterung ausgesetzt waren. In Oberflächennähe werden sie durch Oxidation und andere chemische Prozesse zu Oxiden und Karbonaten umgewandelt. Diese sekundären Kupfermineralien können in den oberen Teilen vieler Lagerstätten reichhaltige Erze bilden, und aufgrund ihrer charakteristischen grünen oder blauen Farbe sind selbst kleine Mengen in den Gesteinen, in denen sie vorkommen, leicht zu erkennen. Kupferhaltige Mineralien werden häufig in Verbindung mit Mineralien gefunden, die Gold, Blei, Zink und Silber enthalten können.

Ressourcen

In Australien begann die Suche nach Kupfer bald nach der europäischen Besiedlung. Die erste große Kupferfundstätte in Australien wurde 1842 in Kapunda in Südaustralien entdeckt, als Francis Dutton bei der Suche nach verlorenen Schafen Kupfererz fand. In den 1860er Jahren war Südaustralien als „Kupferkönigreich“ bekannt, da es einige der größten Kupferminen der Welt beherbergte.

Australien verfügt über einen erheblichen Anteil des weltweiten Kupfers und belegte laut United States Geological Survey (USGS) im Jahr 2016 den zweiten Platz hinter Chile. Wir haben mehrere Kupferminen von weltweiter Bedeutung, darunter die Kupfer-Blei-Zink-Lagerstätte Mt Isa in Queensland und die Kupfer-Uran-Gold-Lagerstätte Olympic Dam in Südaustralien, die eine der größten kupferhaltigen Lagerstätten der Welt abbaut. Weitere Beispiele für wichtige Kupferressourcen sind die Kupfer-Gold-Lagerstätten Prominent Hill und Carrapateena in Südaustralien, die Kupfer-Gold-Lagerstätten Northparkes, CSA Kupfer-Blei-Zink und Girilambone in New South Wales, die Kupferlagerstätten Ernest Henry, Osborne und Mammoth und die Kupfer-Gold-Lagerstätten in Selwyn in Queensland sowie die Kupfer-Zink-Lagerstätten in Golden Grove und die Kupferlagerstätte Nifty in Westaustralien.

Australische Kupfervorkommen und in Betrieb befindliche Minen, 2022.
Die Lagerstättengröße basiert auf den Gesamtressourcen (EDR + subökonomisch nachgewiesene Ressourcen + geschlussfolgerte Ressourcen).
Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden nur größere oder bedeutende Vorkommen gekennzeichnet.

Bergbau

Obwohl in vielen der wichtigsten Kupferförderländer große Kupfervorkommen im Tagebau abgebaut werden, stammt der Großteil des in Australien geförderten Kupfererzes aus Untertagebergwerken. Bei der traditionellen Methode, die in den meisten Bergwerken angewendet wird, wird das Erz zerkleinert und an die Oberfläche gebracht, wo es zerkleinert wird. Anschließend wird das Erz fein gemahlen, bevor die kupferhaltigen Sulfidmineralien durch ein Flotationsverfahren konzentriert werden, bei dem die Erzkörner vom Abfallmaterial oder Ganggestein getrennt werden. Je nach Art der kupferhaltigen Mineralien im Erz und den verwendeten Aufbereitungsverfahren enthält das Konzentrat normalerweise zwischen 25 und 30 % Kupfer, kann jedoch bis zu 60 % Kupfer enthalten. Das Konzentrat wird dann in einer Schmelzhütte verarbeitet.

wird bearbeitet

In einigen australischen Minen wird das Kupfer aus dem Erz ausgelaugt, um eine kupferreiche Lösung zu erzeugen, die später behandelt wird, um das Kupfermetall zu gewinnen. Das Erz wird zunächst zerkleinert und auf Laugungsplatten gelegt, wo es durch eine Schwefelsäurelösung aufgelöst wird, um das Kupfer auszulaugen. Die kupferreiche Lösung wird dann in die Lösungsmittelextraktionsanlage gepumpt, um das Kupfer als Kupferkomplex abzutrennen. Diese wird konzentriert und die Lösung wird in die Elektrogewinnungsanlage geleitet, um das Kupfer zu gewinnen. Die durch Elektrogewinnung hergestellten Kupferkathoden enthalten 99,99 % Kupfer, das für elektrische Zwecke geeignet ist. Dieser gesamte Prozess wird als Lösungsmittelextraktionselektrogewinnung (SX-EW) bezeichnet.

Um die Konzentrate in Kupfermetall umzuwandeln, werden verschiedene Schmelzverfahren eingesetzt. Ein Verfahren besteht darin, sie mit Flussmitteln in einem Schmelzofen zu schmelzen, um Kupferstein zu erzeugen, eine Mischung hauptsächlich aus Eisen und Kupfersulfiden, die normalerweise 50 bis 70 % Kupfer enthält. Der geschmolzene Stein wird in einen Konverter gegossen, der weitere Flussmittel enthält, und in Rohkupfer umgewandelt, das etwa 98 bis 99 % rein ist. Das Rohkupfer wird abgestochen, in einem Anodenofen weiter raffiniert und schließlich elektrolytisch zu reinem Kathodenkupfer raffiniert.

Bei Olympic Dam wird das Konzentrat direkt zu Blisterkupfer geschmolzen. Bei diesem Verfahren wird Kupferkonzentrat mit sauerstoffangereicherter Luft in die Schmelze geleitet. Das feine Konzentrat reagiert oder „blitzt“ sofort, wenn der Schwefelanteil der Kupfersulfide verbrennt und zu Schwefeldioxidgas wird. Geschmolzenes Kupfer und Schlacke fallen auf den Herd der Schmelze. Die Schlacke bildet eine Schicht auf der Oberfläche des geschmolzenen Blisterkupfers. Das Blisterkupfer wird regelmäßig zur weiteren Reinigung in einem Anodenofen entfernt und elektrolytisch raffiniert.

Weitere Informationen

Weitere Rohstoff- und Produktionsinformationen