銅はおそらく人類が使用した最初の金属です。 新石器時代の人々は紀元前 8000 年までに石の代替品として使用していたと考えられています。 紀元前 4000 年頃、エジプト人は鋳型に銅を鋳造しました。 紀元前 3500 年までに、合金化され始めました。 スズ 青銅を生産します。 割れたばかりの表面では不透明で明るいメタリックなサーモンピンクですが、すぐにくすんだ茶色に変わります。 結晶は珍しいですが、形成されると立方体または十二面体のいずれかになり、多くの場合、枝分かれした集合体で配置されます。 ほとんどは、不規則な、平らな、または枝分かれした塊として見つかります。 これは、他の元素と結合せずに「自然な」形で存在する数少ない金属の XNUMX つです。 天然銅は、銅を含む溶液と鉄を含む溶液との相互作用の結果として生じる二次鉱物であると考えられます。 ミネラル.

お名前: ラテン語のクプラムに由来し、ギリシャ語のキプリオス、キプロスに由来し、金属が初期に生産された島です。

化学: 通常、少量の他の金属のみを含みます。

協会: シルバー、黄銅鉱、 ボルナイト, カップライト, マラカイト, アズライト、テノライト、 酸化物、その他多くの鉱物。

化学的性質

銅は、記号Cu、原子番号29の化学元素です。非常に高い熱伝導率と電気伝導率を備えた、柔らかく、展性があり、延性のある金属です。 銅の主な化学的特性のいくつかを以下に示します。

  1. 原子番号:29
  2. 原子量: 63.55
  3. 密度:8.96g /cm³
  4. 融点: 1,083 °C (1,981 °F)
  5. 沸点: 2,562 °C (4,644 °F)
  6. 酸化状態: +1、+2
  7. 電気陰性度: 1.9
  8. イオン化エネルギー: 745.5 kJ/mol
  9. 熱伝導率:401W/(m・K)
  10. 電気伝導率:59.6×10^6S/m

銅はまた、一部の酸や酸素などの非金属との反応性が高く、 硫黄そのため、空気や湿気にさらされると、時間の経過とともに緑色がかった緑青が生じることがよくあります。 この緑青は実際には、下の金属をさらなる腐食から保護する炭酸銅の層です。

物理的特性

Color 新しい表面では赤、変色した表面ではくすんだ茶色になります
条痕 メタリックカッパーレッド
光沢 メタリック
切断 なし
透視性  
モース硬度 2.5〜3
比重 8.9
診断プロパティ 色、光沢、比重、展性、延性
クリスタルシステム アイソメトリック
粘り強さ 柔軟
骨折 ザラザラの
密度 8.94 ~ 8.95 g/cm3 (測定値) 8.93 g/cm3 (計算値)

光学特性

銅には興味深いものがあります 光学特性 さまざまな用途で役立つようになりました。 その光学特性のいくつかを次に示します。

  1. 色: 銅は純粋な状態では独特の赤みがかったオレンジ色ですが、表面仕上げや他の元素や化合物の存在によっては、茶色や灰色に見えることもあります。
  2. 光沢: 銅は明るい金属光沢を持っており、光をよく反射し、輝いて見えます。
  3. 透明性: 銅は可視光に対して透明ではありません。つまり、光は通過できません。
  4. 反射率: 銅は反射率が高く、その表面で光を非常に効果的に反射します。 これは、鏡などの反射が必要な用途に役立ちます。
  5. 導電性: 銅は優れた電気伝導体であるため、電気配線や電気を効率的に伝導する必要があるその他の用途に役立ちます。
  6. 熱伝導率: 銅は熱伝導率にも優れているため、ヒートシンクや調理鍋などの用途に役立ちます。
  7. 吸収スペクトル: 銅には可視領域と赤外領域に明確な吸収スペクトルがあり、分析や検出の目的に使用できます。

全体として、銅の光学的特性により、銅はさまざまな用途に役立つ多用途の材料となっています。

銅鉱物の分類

銅鉱物は、その化学組成と結晶構造に基づいて分類できます。 一般的な分類には次のようなものがあります。

  1. 天然銅: 純粋な金属の形で存在する銅で、通常はナゲットまたはワイヤーとして見つかります。
  2. 硫化物: 硫化銅鉱物には次のものがあります。 黄銅鉱 (CuFeS2)、 ボルナイト (Cu5FeS4)、黄銅鉱(Cu2S)、 コベライト (CuS)、およびエナルジャイト (Cu3AsS4)。
  3. 酸化物: 銅酸化物鉱物には、銅鉱 (Cu2O) およびテノライト (CuO) が含まれます。
  4. 炭酸塩: 炭酸銅鉱物には次のものが含まれます。 マラカイト (Cu2CO3(OH)2) および アズライト (Cu3(CO3)2(OH)2)。
  5. ケイ酸塩: ケイ酸銅鉱物には次のものがあります。 珪孔雀石 (CuSiO3・2H2O)と ジオプターゼ (CuSiO2(OH)2)。
  6. 天然元素: 銅は、樹枝状またはワイヤー状の構造として純粋な金属の形で存在することもあります。

これらの鉱物は、斑岩銅を含むさまざまな地質環境で見つけることができます。 預金、火山に由来する大量の硫化物鉱床、堆積物に由来する銅鉱床、 スカルン 預金。

一般的な銅鉱物とその特性

一般的な銅の鉱物とその特性をいくつか示します。

  1. 黄銅鉱: これは最も一般的な銅鉱物であり、化学式は CuFeS2 です。 黄銅鉱は真鍮のような黄色、金属光沢、モース硬度 3.5 ~ 4 の硬度を持っています。 他の硫化鉱物と一緒に見られることが多いです。
  2. ボルナイト: 虹色の紫青色のため孔雀鉱石としても知られるボルナイトは、化学式 Cu5FeS4 を持ちます。 モース硬度は 3 で、他の銅鉱物とともに熱水鉱脈でよく見つかります。
  3. マラカイト: この緑色の鉱物は化学式 Cu2CO3(OH)2 を持ち、次のように形成されます。 風化 of 銅鉱石 預金。 モース硬度は3.5〜4で、装飾石としてよく使用されます。
  4. 藍銅鉱: この青い鉱物は化学式 Cu3(CO3)2(OH)2 を持ち、銅の風化によって形成されます。 鉱床。 モース硬度は 3.5 ~ 4 で、マラカイトと組み合わせて発見されることがよくあります。
  5. 白銅鉱: この赤い鉱物は化学式 Cu2O を持ち、硫化銅の酸化によって形成されます。 モース硬度は 3.5 ~ 4 で、他の銅鉱物と一緒に見つかることがよくあります。
  6. コベライト: この青黒い鉱物は化学式 CuS を持ち、他の硫化鉱物とともに熱水鉱脈でよく見つかります。 モース硬度は 1.5 ~ 2.5 です。
  7. テトラヘドライト: この灰黒色の鉱物は化学式 Cu12Sb4S13 を持ち、他の硫化鉱物とともに熱水鉱脈でよく見られます。 モース硬度は3〜4です。

これらは、存在する多くの銅鉱物のほんの一例であり、その特性は、特定の化学組成や地質学的状況によって異なります。

銅の鉱化に影響を与える要因

銅の鉱化の形成と濃度に影響を与える可能性のある要因は次のとおりです。

  1. 地質: 適切なホストの存在 などの良好な地質構造 欠点 または亀裂は、鉱化流体が流れて銅鉱物が堆積するための経路を提供する可能性があります。
  2. 地殻変動: 銅の鉱化は、多くの場合、マグマやマグマが存在する沈み込み帯などの地殻活動の領域と関連しています。 熱水流体 生成され、地表に輸送される可能性があります。
  3. 温度と圧力: 銅の鉱化は一般に熱水活動と関連しており、熱水活動は温度と圧力条件の影響を受けます。 高温高圧条件では銅鉱物の析出が促進されます。
  4. 流体化学: 鉱化流体の化学組成 (pH、酸化状態、金属と配位子の濃度など) は、銅鉱物の溶解度や析出に影響を与える可能性があります。
  5. 時間: 鉱化システムが活性化する時間が長ければ長いほど、銅鉱物が蓄積し、経済的に実行可能な鉱床を形成する機会が大きくなります。

銅鉱物の探査方法

銅鉱物の探査には通常、地質図作成、地球化学サンプリング、地球物理学的調査、掘削などの技術を組み合わせて行われます。

地質図作成には、銅の鉱化に関連する地質学的特徴を特定するために、表面の岩石や露頭の詳細な検査と地図作成が含まれます。 変更 ゾーン、静脈、および角礫岩。

地球化学的サンプリングには、鉱化作用に関連する銅やその他の元素の異常濃度を検出するための、岩石、土壌、水のサンプルの収集と分析が含まれます。

地球物理学的調査では、磁気調査、重力調査、電磁調査などのさまざまな方法を使用して、銅の鉱化の存在を示す可能性のある岩石の物理的特性の変化を検出します。

掘削は、深部での銅の鉱化の存在と範囲をテストおよび確認するために使用されます。 ダイヤモンド 掘削が最も一般的な方法ですが、逆循環掘削などの他の方法も使用される場合があります。

現代の探査技術では、衛星画像や航空写真などのリモート センシング技術も使用して、さらなる探査が必要な地域を特定するのに役立ちます。

発生

銅は地殻に比較的豊富に存在する元素で、その濃度は約 50 ppm と推定されています。 黄銅鉱 (CuFeS2)、ボルナイト (Cu5FeS4)、黄銅鉱 (Cu2S)、赤銅鉱 (Cu2O)、マラカイト (Cu2CO3(OH)2)、アズライト (Cu3(CO3)2(OH)2) などのさまざまな鉱物に含まれています。 、とりわけ。

銅鉱床は通常、火成活動に伴う熱水過程によって形成されます。 これらのプロセスには、周囲の岩石の割れ目やその他の開口部を通る、ミネラル豊富な高温の流体の循環が含まれます。 流体が冷えるにつれて、流体が運ぶミネラルが静脈、骨折、その他の構造的特徴に堆積します。

銅は以下にも含まれています 堆積岩 火山活動に関連した一部の堆積物にも含まれています。 さらに、銅は海水中に微量に存在しますが、その濃度は経済的に採掘するには低すぎるためです。

銅の鉱化の地質環境

銅の鉱化はさまざまな地質環境で発生しますが、最も一般的なものは次のとおりです。

  1. 斑岩銅鉱床: これらは世界で最も重要な銅の供給源であり、大規模で侵入的な銅と関連しています。 火成岩。 斑岩銅鉱床は、高温の金属を豊富に含む流体が冷却中のマグマ溜まりから上昇し、冷たい岩石に遭遇し、銅や他の金属が周囲の岩石に沈殿するときに、浅い地殻 (深さ 1 ~ 6 km 以内) に形成されます。
  2. 堆積物に覆われた銅鉱床: これらの堆積物は、海洋または湖沼環境で堆積した堆積岩内に発生します。 銅は通常、次のようなものと関連付けられています。 頁岩, 砂岩、および炭酸塩岩であり、堆積物は層状(層床と平行)であるか、構造的に制御されている可能性があります。
  3. 火山性の塊状硫化物 (VMS) 預金: これらは通常、海底またはその近くの火山岩または堆積岩に形成される小規模から中規模の堆積物です。 高品位の銅が特徴です。 亜鉛, つながる、および他の金属であり、多くの場合、海底の熱水噴出孔に関連付けられています。
  4. 銅のスカルン: これらは 熱水鉱床 炭酸塩岩、通常は花崗岩または閃緑岩の貫入の近くで発生します。 スカルン鉱床 通常、高品位の銅に加えて、次のような他の金属が大量に含まれていることを特徴としています。 ゴールド, 、モリブデン。
  5. 酸化銅の堆積物: これらの堆積物は通常地表近くに見られ、硫化銅鉱物の風化と酸化によって形成されます。 これらは通常、乾燥または半乾燥地域で発生し、銅鉱物が酸性の地下水によって岩石から浸出し、酸化銅鉱物の形で蓄積します。

これらは、銅の鉱化に最も一般的な地質環境のほんの一部であり、他にも多くの環境があります。

銅鉱物の重要性

銅鉱物は、幅広い用途で使用される貴重な工業用金属である銅金属の主な供給源であるため、重要です。 銅は優れた電気伝導体であり、電気および電子産業で配線、モーター、発電機、その他の機器に広く使用されています。 銅は、その高い熱伝導率と耐腐食性により、建築、配管、暖房システムにも使用されます。 さらに、銅は、さまざまな製品の製造に使用される XNUMX つの重要な合金である真鍮と青銅の製造にも使用されます。 銅は人間の健康にとって不可欠な栄養素でもあり、赤血球の形成や健康な結合組織の維持など、体内でさまざまな生物学的役割を果たします。

用途地域

銅は、その優れた導電性、展性、延性、耐食性により、さまざまな産業や用途で幅広く使用されています。 銅が使用される主な分野には次のようなものがあります。

  1. 電気産業: 銅は導電性の高い金属であり、電気配線、発電、送電に広く使用されています。 モーター、変圧器、スイッチ、その他の電気機器の製造にも使用されます。
  2. 建設業界: 銅は、その耐食性と耐久性により、配管、屋根、外装材に使用されます。 暖房、換気、空調システムにも使用されます。
  3. 自動車産業: 銅はラジエーター、熱交換器、電気配線の製造に使用されます。
  4. エレクトロニクス産業: 銅は、プリント基板、コンピューター チップ、その他の電子部品の製造に使用されます。
  5. 医療産業: 銅は、その優れた導電性と放射線不透過性により、X 線装置などの医療機器に使用されています。
  6. 貨幣: 銅は耐久性と耐腐食性があるため、貨幣の製造に使用されます。
  7. 装飾用途: 銅は、その魅力的な赤褐色と展性により、宝飾品、彫刻、その他の装飾用途に使用されます。
  8. 抗菌特性: 銅には天然の抗菌特性があり、感染の拡大を抑えるために病院の設備、ドアハンドル、その他の頻繁に触れる表面の製造に使用されています。

全体として、銅はさまざまな産業や用途で幅広く使用される多用途金属です。

銅鉱物の世界分布

銅鉱物は世界の多くの地域で発見されており、銅の生産は多くの国で主要産業となっています。 世界で最も銅を産出する国には、チリ、ペルー、中国、米国、オーストラリア、コンゴ民主共和国、ザンビア、ロシア、カナダが含まれます。

チリは世界最大の銅生産国で、28年の世界の銅生産量の約2020%を占めています。ペルーが第XNUMX位の生産国で、中国、米国がそれに続きます。 他の主要な銅生産国には、インドネシア、メキシコ、カザフスタン、ポーランドなどがあります。

銅鉱物は通常、金、銀、鉛、亜鉛などの他の鉱物と結合して存在し、これらの他の金属の副産物として抽出されることがよくあります。 最も重要な銅の一部 鉱床 世界には、チリのチュキカマタ鉱山とエスコンディダ鉱山、インドネシアのグラスベルグ鉱山、オーストラリアのオリンピックダム鉱山などがあります。

  • 米国では、キウィーノー半島、ミシガン州ホートン郡の鉱床で、著しく大きな塊と優れた大きな結晶が見られます。 数回で 斑岩鉱床 アリゾナ州では、ピマ社のアジョにあるニュー・コーネリア鉱山のものを含む。 コチース社ビスビーのカッパークイーンとその他の鉱山。 そしてRay, Gila Co.で。 同様に、ニューメキシコ州グラント社サンタ・リタのチノ鉱山でも同様です。
  • ナミビアでは、ウィントフックの北東60kmにあるオンガンジャ鉱山とツメブで。
  • ロシアのウラル山脈、ボゴスロフスクのトリノスク鉱山で産出された大きな結晶。
  • ドイツでは、ノルトライン ヴェストファーレン州のラインブライトバッハと、ラインラント プファルツ州バート エムス近くのフリードリッヒセゲン鉱山にあります。
  • イギリスのコーンウォールにある多くの鉱山から採取された素晴らしい標本です。
  • オーストラリア、ニューサウスウェールズ州ブロークンヒルにて。
  • チリ、コキンボ近郊のアンダコラにて。 ボリビアより、コロコロにて。

銅の需要と生産の動向

銅は、電気配線、配管、建設、電子機器などの幅広い用途で広く使用されている金属です。 その結果、世界の銅需要はこれらの業界の動向に大きく影響されます。

過去数十年にわたって、電子機器の使用の増加、新興国におけるインフラ整備、交通機関の電化などにより、銅の需要は着実に増加してきました。 国際銅研究グループ (ICSG) によると、世界の銅消費量は 3.4 年から 2000 年の間に平均年率 2019% で増加しました。

この需要の高まりに応えるために銅の生産も増加しています。 銅の最大の生産国はチリ、ペルー、中国、米国、コンゴ民主共和国です。 2020 年の世界の銅鉱山の生産量は約 20 万トンと推定されています。

ただし、銅の生産は、自然災害、労働者のストライキ、商品価格の変動など、さまざまな要因の影響を受ける可能性があります。 たとえば、19年の新型コロナウイルス感染症(COVID-2020)のパンデミックにより、鉱山の閉鎖やサプライチェーンの混乱により、銅の生産量が一時的に減少しました。

全体として、再生可能エネルギー、電気自動車、その他のハイテク用途の成長により、銅の需要は今後数年間増加し続けると予想されます。

参考文献

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