NộI Dung
- Đồng - Một kim loại được sử dụng qua các thời đại
- Làm thế nào để chúng ta sử dụng đồng ngày nay?
- Công dụng cổ xưa của đồng
- Những tính chất nào làm cho đồng có ích?
- Các loại tiền gửi bằng đồng
- Cung, cầu và tái chế đồng
- Làm thế nào để chúng tôi đảm bảo cung cấp đủ đồng cho tương lai?
- Đánh giá tài nguyên đồng toàn cầu
Tượng nữ thần tự do: Năm 1886, Tượng Nữ thần Tự do đại diện cho việc sử dụng đồng lớn nhất trong một cấu trúc duy nhất. Để xây dựng bức tượng, khoảng 80 tấn tấm đồng đã được cắt và đóng thành độ dày khoảng 2,3 mm (3/32 inch), hoặc khoảng hai đồng xu của Hoa Kỳ được đặt cùng nhau. Harris.
Đồng - Một kim loại được sử dụng qua các thời đại
Đồng là một trong những kim loại đầu tiên được con người khai thác và sử dụng, và nó đã có những đóng góp quan trọng để duy trì và cải thiện xã hội kể từ buổi bình minh của nền văn minh. Đồng lần đầu tiên được sử dụng trong tiền xu và đồ trang trí bắt đầu khoảng 8000 B.C., và vào khoảng 5500 B.C., các công cụ bằng đồng đã giúp nền văn minh xuất hiện từ thời kỳ đồ đá. Việc phát hiện ra rằng hợp kim đồng với thiếc tạo ra đồng đánh dấu sự khởi đầu của Thời đại đồ đồng vào khoảng 3000 B.C.
Tại Hoa Kỳ, một mảnh được cho là một chiếc vòng tay bằng đồng đã được tìm thấy trong một chôn cất người Mỹ bản địa trên đồng bằng ven biển Georgia vào năm 2017. Việc chôn cất là một vụ hỏa táng có niên đại khoảng 3500 năm trước. Đồng chứa các nguyên tố vi lượng liên kết nó với các mỏ địa chất trong khu vực Great Lakes. Những khám phá này cho thấy một kết nối thương mại đường dài giữa Georgia và khu vực Great Lakes, một khoảng cách lớn hơn bao giờ hết được biết đến trước đây.
Đồng dễ dàng kéo dài, đúc, và hình; có khả năng chống ăn mòn; và dẫn nhiệt và điện hiệu quả. Do đó, đồng rất quan trọng đối với con người thời kỳ đầu và tiếp tục là vật liệu được lựa chọn cho nhiều ứng dụng trong nước, công nghiệp và công nghệ cao hiện nay.
Công dụng của đồng: Biểu đồ này cho thấy đồng đã được sử dụng ở Hoa Kỳ như thế nào trong năm 2017 bởi ngành công nghiệp. Ví dụ: đồng được sử dụng trong xây dựng công trình có thể đã được sử dụng cho hệ thống dây điện, hệ thống ống nước, chống thời tiết và nhiều loại sử dụng riêng lẻ khác. Dữ liệu cho biểu đồ này là từ Tóm tắt Khảo sát Địa chất Khoáng sản Hoa Kỳ năm 2018.
Làm thế nào để chúng ta sử dụng đồng ngày nay?
Hiện nay, đồng được sử dụng trong xây dựng công trình, sản xuất và truyền tải điện, sản xuất sản phẩm điện tử và sản xuất máy móc công nghiệp và phương tiện vận tải. Hệ thống dây điện và hệ thống ống nước là không thể thiếu đối với các thiết bị, hệ thống sưởi ấm và làm mát, và các liên kết viễn thông được sử dụng hàng ngày trong gia đình và doanh nghiệp. Đồng là một thành phần thiết yếu trong động cơ, hệ thống dây điện, bộ tản nhiệt, đầu nối, phanh và vòng bi được sử dụng trong xe hơi và xe tải. Chiếc xe trung bình chứa 1,5 km (0,9 dặm) dây đồng, và tổng số lượng đồng dao động từ 20 kg (44 pounds) trong xe nhỏ đến 45 kg (99 pounds) trong xe sang trọng và hybrid.
Đồng xu La Mã: Đồng là một trong những kim loại đầu tiên được sử dụng để tạo ra tiền, và thực tế đó bắt đầu từ khoảng 8000 trước Công nguyên. Đồng xu hiển thị ở trên là một tín đồ La Mã có hình ảnh của Constantius I.
Công dụng cổ xưa của đồng
Như thời cổ đại, đồng vẫn là một thành phần của tiền đúc được sử dụng ở nhiều quốc gia, nhưng nhiều cách sử dụng mới đã được xác định. Một trong những ứng dụng gần đây hơn bao gồm việc sử dụng nó trong các bề mặt thường xuyên chạm vào (như tay nắm cửa bằng đồng), trong đó các đặc tính chống vi trùng của coppers làm giảm sự truyền vi trùng và bệnh tật. Các nhà sản xuất chất bán dẫn cũng đã bắt đầu sử dụng đồng cho mạch điện trong chip silicon, cho phép các bộ vi xử lý hoạt động nhanh hơn và sử dụng ít năng lượng hơn. Các cánh quạt đồng gần đây cũng đã được tìm thấy để tăng hiệu quả của động cơ điện, vốn là một người tiêu thụ năng lượng điện chính.
Đồng trong ô tô: Đồng là một thành phần thiết yếu trong động cơ, hệ thống dây điện, bộ tản nhiệt, đầu nối, phanh và vòng bi được sử dụng trong xe hơi và xe tải. Chiếc xe trung bình chứa 1,5 km (0,9 dặm) dây đồng, và tổng số lượng đồng dao động từ 20 kg (44 pounds) trong xe nhỏ đến 45 kg (99 pounds) trong xe sang trọng và hybrid.
Những tính chất nào làm cho đồng có ích?
Các tính chất hợp kim tuyệt vời của đồng đã làm cho nó trở nên vô giá khi kết hợp với các kim loại khác, chẳng hạn như kẽm (để tạo thành đồng thau), thiếc (để tạo thành đồng) hoặc niken. Các hợp kim này có các đặc tính mong muốn và, tùy thuộc vào thành phần của chúng, được phát triển cho các ứng dụng chuyên môn cao. Ví dụ, hợp kim đồng-niken được áp dụng cho thân tàu vì nó không bị ăn mòn trong nước biển và làm giảm độ bám dính của sinh vật biển, như chuồng ngựa, do đó làm giảm lực cản và tăng hiệu quả nhiên liệu. Đồng thau dễ uốn hơn và có đặc tính âm tốt hơn đồng nguyên chất hoặc kẽm; do đó, nó được sử dụng trong nhiều loại nhạc cụ, bao gồm cả kèn, kèn trombone, chuông và cymbals.
Đồng trong đá quý: Đồng là một yếu tố quan trọng trong một số loại đá quý như ngọc lam, azurite, malachite và chrysocolla. Nó cung cấp cho các khoáng chất này màu xanh lá cây hoặc màu xanh và trọng lượng riêng cao. Những chiếc móc sắt được hiển thị ở trên là một số trong số nhiều loại đá quý được khai thác ở Arizona.
Các loại tiền gửi bằng đồng
Đồng xảy ra dưới nhiều hình thức, nhưng hoàn cảnh kiểm soát cách thức, thời gian và nơi nó được gửi là rất khác nhau. Kết quả là đồng xảy ra ở nhiều khoáng chất khác nhau. Chalcopyrite là khoáng sản đồng phong phú nhất và có ý nghĩa kinh tế.
Nghiên cứu được thiết kế để hiểu rõ hơn các quy trình địa chất sản xuất các mỏ khoáng sản, bao gồm cả tiền gửi đồng, là một thành phần quan trọng của Chương trình Tài nguyên khoáng sản USGS. Tiền gửi đồng được phân loại rộng rãi trên cơ sở cách thức tiền gửi hình thành. Tiền gửi bằng đồng xốp, liên quan đến sự xâm nhập của lửa, mang lại khoảng hai phần ba lượng đồng của thế giới và do đó là loại tiền gửi quan trọng nhất trên thế giới. Tiền gửi đồng lớn loại này được tìm thấy ở các vùng núi phía tây Bắc Mỹ và trong dãy núi Andes của Nam Mỹ.
Một loại tiền gửi đồng quan trọng khác - loại chứa trong đá trầm tích - chiếm khoảng một phần tư thế giới tài nguyên đồng được xác định. Các khoản tiền gửi này xảy ra ở các khu vực như vành đai đồng ở trung tâm châu Phi và lưu vực Zechstein của Đông Âu.
Các mỏ đồng riêng lẻ có thể chứa hàng trăm triệu tấn đá mang đồng và thường được phát triển bằng cách sử dụng các phương pháp khai thác lộ thiên. Hoạt động khai thác, thường theo sau phát hiện quặng trong nhiều năm, thường kéo dài trong nhiều thập kỷ. Mặc dù nhiều hoạt động khai thác lịch sử không bắt buộc phải tiến hành các hoạt động khai thác theo cách làm giảm tác động đến môi trường, các quy định hiện hành của Liên bang và Nhà nước yêu cầu các hoạt động khai thác sử dụng các hoạt động môi trường để giảm thiểu tác động của phát triển khoáng sản đối với sức khỏe của con người và hệ sinh thái .
Nghiên cứu môi trường khoáng sản USGS giúp đặc trưng cho sự tương tác tự nhiên và con người giữa các mỏ đồng và hệ sinh thái dưới nước và trên cạn xung quanh. Nghiên cứu giúp xác định các điều kiện cơ bản tự nhiên trước khi khai thác bắt đầu và sau khi đóng cửa mỏ. Các nhà khoa học USGS đang nghiên cứu các biến khí hậu, địa chất và thủy văn để hiểu rõ hơn về các tương tác tài nguyên - môi trường.
Khai thác đồng ở Arizona: Arizona sản xuất nhiều đồng hơn bất kỳ tiểu bang nào khác. Lịch sử ngắn gọn này cho thấy cách khai thác đồng Arizonas xây dựng một nhà nước và thay đổi một quốc gia.
Cung, cầu và tái chế đồng
Sản lượng (cung) và tiêu thụ (nhu cầu) đồng trên thế giới đã tăng mạnh trong 25 năm qua. Khi các nước đang phát triển lớn bước vào thị trường toàn cầu, nhu cầu về các mặt hàng khoáng sản, bao gồm cả đồng, đã tăng lên. Trong 20 năm qua, khu vực Andean ở Nam Mỹ đã nổi lên là khu vực đồng sản xuất nhiều nhất thế giới. Năm 2007, khoảng 45 phần trăm đồng thế giới được sản xuất từ dãy núi Andes; Hoa Kỳ sản xuất 8 phần trăm. Hầu như tất cả đồng được sản xuất tại Hoa Kỳ đều xuất phát từ thứ tự sản xuất giảm dần, Arizona, Utah, New Mexico, Nevada hoặc Montana.
Nguy cơ gián đoạn đối với nguồn cung đồng toàn cầu được coi là thấp vì sản xuất đồng bị phân tán trên toàn cầu và không giới hạn ở một quốc gia hoặc khu vực. Do tầm quan trọng của nó trong xây dựng và truyền tải điện, tuy nhiên, tác động của bất kỳ sự gián đoạn cung cấp đồng nào sẽ rất cao.
Đồng là một trong những kim loại được tái chế rộng rãi nhất; khoảng một phần ba số đồng tiêu thụ trên toàn thế giới được tái chế. Đồng tái chế và hợp kim của nó có thể được tái chế và sử dụng trực tiếp hoặc tái xử lý thành đồng tinh luyện mà không làm mất bất kỳ tính chất hóa học hoặc vật lý kim loại nào.
Khai thác đồng ở Arizona: Arizona sản xuất nhiều đồng hơn bất kỳ tiểu bang nào khác. Lịch sử ngắn gọn này cho thấy cách khai thác đồng Arizonas xây dựng một nhà nước và thay đổi một quốc gia.
Mỏ đồng Utah: Nhìn thấy từ không gian, mỏ đồng Bingham Canyon ở Utah đã sản xuất hơn 12 triệu tấn đồng xốp. Mỏ là hơn 4 km (2,5 dặm) qua ở phía trên và 800 mét (0,5 dặm) sâu và là một trong những kỳ quan kỹ thuật của thế giới. Bức ảnh của C.G. Cuckyham, USGS.
Làm thế nào để chúng tôi đảm bảo cung cấp đủ đồng cho tương lai?
Để giúp dự đoán nguồn tài nguyên đồng trong tương lai có thể nằm ở đâu, các nhà khoa học USGS nghiên cứu cách thức và nơi tập trung nguồn tài nguyên đồng trong vỏ Trái đất và sử dụng kiến thức đó để đánh giá tiềm năng của tài nguyên đồng chưa được khám phá. Các kỹ thuật đánh giá tiềm năng tài nguyên khoáng sản đã được USGS phát triển và cải tiến để hỗ trợ quản lý đất đai Liên bang và đánh giá tốt hơn nguồn tài nguyên khoáng sản trong bối cảnh toàn cầu.
Vào những năm 1990, USGS đã tiến hành đánh giá tài nguyên đồng của Hoa Kỳ và kết luận rằng gần như vẫn còn nhiều đồng được tìm thấy như đã được phát hiện. Cụ thể, USGS phát hiện ra rằng khoảng 350 triệu tấn đồng đã được phát hiện và ước tính rằng khoảng 290 triệu tấn đồng vẫn chưa được khám phá ở Hoa Kỳ.
Tiêu thụ đồng: Chất lượng của đồng đã làm cho nó trở thành vật liệu được lựa chọn cho nhiều ứng dụng trong nước, công nghiệp và công nghệ cao đã dẫn đến sự gia tăng ổn định trong tiêu thụ đồng toàn cầu. Các nghiên cứu của USGS về tiêu thụ đồng cho thấy một số xu hướng thú vị trong khoảng thời gian 1990 đến 2012. Tiêu thụ đồng tại các nền kinh tế mới nổi, như Trung Quốc và Ấn Độ, tăng đáng kể, trong khi tỷ lệ tiêu thụ ở Mỹ giảm nhẹ. Cho đến năm 2002, Hoa Kỳ là nước tiêu thụ đồng hàng đầu và hàng năm đã sử dụng khoảng 16% tổng lượng đồng tinh chế thế giới (khoảng 2,4 triệu tấn). Năm 2002, Hoa Kỳ đã bị Trung Quốc vượt qua trở thành người sử dụng đồng tinh luyện hàng đầu thế giới. Nền kinh tế đang bùng nổ ở Trung Quốc đã góp phần tăng gấp bốn lần lượng tiêu thụ đồng tinh luyện hàng năm của họ trong suốt 12 năm từ 2000 đến 2012. Đồ thị của USGS.
Đánh giá tài nguyên đồng toàn cầu
USGS đánh giá đồng chưa được phát hiện trong hai loại tiền gửi chiếm khoảng 80% nguồn cung đồng của thế giới. Tiền gửi đồng porpry chiếm khoảng 60 phần trăm của thế giới đồng. Trong các mỏ đồng xốp, khoáng chất quặng đồng được phổ biến trong các cuộc xâm nhập dữ dội. Trầm tích đồng trầm tích lưu trữ trầm tích, trong đó đồng tập trung thành từng lớp trong đá trầm tích, chiếm khoảng 20% trong số các tài nguyên đồng được xác định trên thế giới. Trên toàn cầu, các mỏ trong hai loại tiền gửi này sản xuất khoảng 12 triệu tấn đồng mỗi năm.
Nghiên cứu này đã xem xét tiềm năng của các lớp trầm tích lộ ra và che giấu trong phạm vi 1 km bề mặt đối với các lớp trầm tích và tới 2,5 km bề mặt đối với các lớp trầm tích được lưu trữ trong trầm tích. Đối với tiền gửi por porry, 175 vùng được phân định; 114 vùng chứa 1 hoặc nhiều tiền gửi được xác định. Năm mươi vùng được phân định cho các mỏ đồng phân tầng trầm tích; 27 chứa 1 hoặc nhiều tiền gửi được xác định.
Kết quả đánh giá được cung cấp theo loại tiền gửi cho 11 khu vực (bảng 1). Tổng tài nguyên trung bình chưa được phát hiện đối với tiền gửi porpry là 3.100 triệu tấn, và tổng tài nguyên trung bình chưa được phát hiện cho các khoản tiền gửi trầm tích là 400 triệu tấn, với tổng số 3.500 triệu tấn toàn cầu. Phạm vi ước tính tài nguyên (giữa phần trăm thứ 90 và thứ 10) phản ánh sự không chắc chắn về địa chất trong quá trình đánh giá. Khoảng 50% tổng số toàn cầu xảy ra ở Nam Mỹ, Nam Trung Á và Đông Dương và Bắc Mỹ cộng lại.
Bản đồ ký gửi đồng: Phân phối tiền gửi đồng đã biết trong năm 2008. Màu đỏ biểu thị đồng liên quan đến sự xâm nhập của lửa (tiền gửi đồng xốp) và màu xanh biểu thị đồng có trong đá trầm tích (trầm tích chứa trầm tích). Bản đồ của USGS. Bản đồ phóng to.
Nam Mỹ có nguồn tài nguyên đồng được xác định và chưa được phát hiện lớn nhất (khoảng 20% tổng số tiền chưa được phát hiện). Các mỏ trầm tích lớn nhất thế giới được khai thác ở khu vực này. Chile và Peru là một trong những quốc gia sản xuất đồng hàng đầu thế giới.
Trung Mỹ và Caribê lưu trữ hai mỏ đồng porpry khổng lồ (> 2 triệu tấn) chưa phát triển ở Panama. Hầu hết các nguồn tài nguyên chưa được khám phá nằm trong một vành đai kéo dài từ Panama đến tây nam Mexico.
Bắc Mỹ lưu trữ các vùng đồng có độ xốp khoáng hóa cao bao gồm các mỏ trầm tích siêu lớn (> 25 triệu tấn đồng) ở miền bắc Mexico, miền tây Hoa Kỳ và Alaska, cũng như các mỏ khổng lồ ở miền tây Canada. Các tài nguyên đồng porpry chưa được phát hiện ước tính gần bằng với các tài nguyên được xác định.
Các bang sản xuất đồng hàng đầu ở Hoa Kỳ là Arizona, Utah, New Mexico, Nevada và Montana. Tại Hoa Kỳ, các mỏ đồng phân tầng trầm tích chưa được phát hiện ở Michigan, Montana và Texas được ước tính chứa lượng đồng nhiều gấp ba lần số lượng đã được xác định. Hai khoản tiền gửi khổng lồ được biết đến, ở Michigan và Montana.
Đông Bắc Á là tương đối chưa được khám phá, với nguồn tài nguyên đồng xốp được xác định khiêm tốn và chỉ có một khoản tiền gửi đồng porpry khổng lồ được xác định. Tuy nhiên, tài nguyên trung bình chưa được phát hiện được ước tính là khá lớn. Khu vực này có tỷ lệ lớn nhất chưa được khám phá đối với các tài nguyên được xác định trong nghiên cứu.
Bắc Trung Á có 35 khoản tiền gửi bằng đồng xốp, bao gồm một khoản tiền gửi siêu lớn ở Mông Cổ và một khoản tiền gửi khổng lồ ở Kazakhstan. Khu vực đường ống được ước tính chứa khoảng ba lần lượng tài nguyên đồng porpry đã xác định. Khu vực này cũng có ba mỏ đồng lắng đọng trầm tích khổng lồ, ở Kazakhstan và Nga. USGS ước tính rằng có nhiều đồng phân tầng chứa trầm tích như đã được phát hiện có thể có mặt.
Nam Trung Á và Đông Dương ít được khám phá kỹ lưỡng hơn nhiều nơi khác trên thế giới; tuy nhiên, cho đến nay, bốn mỏ đồng xốp khổng lồ đã được xác định ở Cao nguyên Tây Tạng. Tiền gửi đồng porpry chưa được phát hiện có thể chứa tám lần số lượng đồng được xác định.
Quần đảo Đông Nam Á tổ chức các mỏ đồng porpry giàu vàng, đẳng cấp thế giới như một siêu lục địa ở Indonesia và khoảng 16 mỏ khổng lồ ở Indonesia, Papua New Guinea và Philippines. Mặc dù các phần của khu vực được khai thác tốt, các nguồn tài nguyên porpry chưa được khám phá có khả năng vượt quá các tài nguyên được xác định.
Đông Úc có một khoản tiền gửi bằng đồng khổng lồ và một số khoản tiền gửi nhỏ. Các nguồn lực chưa được khám phá được dự kiến sẽ được bảo vệ. Úc đã là nhà sản xuất đồng hàng đầu trong nhiều thập kỷ.
Đông Âu và Tây Nam Á đã được khai thác cho đồng từ thời cổ đại, và tiền gửi đồng xốp khổng lồ gần đây đã được xác định. Đồng chưa được phát hiện được dự đoán là gấp khoảng hai lần tài nguyên đã được xác định, cả đối với tiền gửi porpry dọc theo vành đai từ Romania qua Thổ Nhĩ Kỳ và Iran và cho tiền gửi phân tầng trầm tích ở Afghanistan.
Tây Âu có trữ lượng đồng lắng đọng trầm tích lớn nhất trên thế giới, ở Ba Lan. Tài nguyên đồng phân tầng trầm tích chưa được phát hiện ở phía tây nam Ba Lan được ước tính vượt quá 30% tài nguyên được xác định.
Châu Phi và Trung Đông có sự tích lũy lớn nhất thế giới về tiền gửi đồng tầng trầm tích, với 19 mỏ khổng lồ trong vành đai đồng Trung Phi ở Cộng hòa Dân chủ Congo và Zambia. Tài nguyên đồng đáng kể chưa được khám phá vẫn còn được phát hiện.