Tartalom
- Réz - egy korban használt fém
- Hogyan használjuk ma a rézet?
- A réz ősi felhasználásai
- Milyen tulajdonságok teszik a réz hasznossá?
- A rézbetétek típusai
- Rézellátás, kereslet és újrahasznosítás
- Hogyan biztosíthatjuk a réz megfelelő mennyiségét a jövő számára?
- Globális rézforrás-értékelés
Szabadságszobor: 1886-ban a Szabadság-szobor képviselte a réz legnagyobb felhasználását egyetlen szerkezetben. A szobor felépítéséhez körülbelül 80 tonna rézlemezt vágtak és kalapácsoltak körülbelül 2,3 milliméter (3/32 hüvelyk) vastagságra, vagyis körülbelül két, egymásba helyezett amerikai penny vastagságára. Harris.
Réz - egy korban használt fém
A réz volt az első olyan fémek közül, amelyeket valaha kinyertek és használtak az emberek, és a civilizáció hajnalától kezdve létfontosságú hozzájárulást nyújtott a társadalom fenntartásához és fejlesztéséhez. A réz először érmékben és dísztárgyakban használták körülbelül 8000 körül, és körülbelül 5500 körül a rézszerszámok segítettek a civilizációnak a kőkorszakból való kilábalásában. Az a felfedezés, hogy az ónval ötvözött réz bronzt termel, a bronzkor kezdetét jelentette, mintegy 3000 B.C.
Az Egyesült Államokban egy darabot, amelyről úgy gondolják, hogy egy rézkarkötő, egy őslakos amerikai temetkezési munkában találtak Grúzia tengerparti síkságán 2017-ben. A temetkezés kb. 3500 évvel ezelőtti hamvasztás volt. A réz nyomelemeket tartalmazott, amelyek összekapcsolták a Nagy-tavak térségében található geológiai lerakódásokkal. Ezek a felfedezések arra utalnak, hogy a távolsági kereskedelmi kapcsolat Grúzia és a Nagy-tavak régiója között van, amely nagyobb távolság, mint valaha ismert volt.
A réz könnyen nyújtható, formázható és formázható; korrózióálló; és hatékonyan vezet hőt és villamos energiát. Ennek eredményeként a réz fontos volt a korai emberek számára, és továbbra is választott anyagként szolgál számos háztartási, ipari és csúcstechnológiai alkalmazáshoz.
Réz felhasználás: Ez a grafikon azt mutatja, hogy az ipari szektor hogyan használta a rézet az Egyesült Államokban 2017-ben. Példa: az építőiparban alkalmazott réz felhasználható volt huzalozáshoz, vízvezeték-szereléshez, időjárásálló és sok más egyedi felhasználáshoz. Ennek a táblázatnak az adatai az Egyesült Államok Földtani Felmérésének ásványianyag-összefoglalójáról származnak, 2018-ra vonatkozóan.
Hogyan használjuk ma a rézet?
Jelenleg a réz építőiparban, energiatermelésben és -átvitelben, elektronikai termékek gyártásában, valamint ipari gépek és szállító járművek gyártásában használatos. A rézvezetékek és a vízvezeték-szerelem szerves részét képezik a házakban és az üzleti életben mindennap használt készülékeknek, fűtési és hűtési rendszereknek, valamint a távközlési kapcsolatoknak. A réz nélkülözhetetlen alkotóeleme a motorok, huzalozás, radiátorok, csatlakozók, fékek és csapágyaknak, amelyeket az autóban és a teherautóban használnak. Az átlagos autó 1,5 kilométer (0,9 mérföld) rézhuzalot tartalmaz, és a teljes rézmennyiség kicsi autókban 20 kilogrammtól (44 font) és luxusautókban vagy hibrid járműveken 45 kilogrammig (99 font) terjed.
Római érme: A réz volt az első érmék előállításához használt fémek közül, és ez a gyakorlat ie kb. 8000-ben kezdődött. A fentebb látható érme egy római follis, amelyen Constantius I képe látható.
A réz ősi felhasználásai
Mint az ősi időkben, a réz továbbra is az érmék összetevője, amelyet sok országban használtak, de sok új felhasználást azonosítottak. Az egyik legfrissebb réz alkalmazás magában foglalja annak használatát gyakran megérintett felületeken (például sárgaréz ajtógomboknál), ahol a réz antimikrobiális tulajdonságai csökkentik a baktériumok és a betegségek átvitelét. A félvezető gyártók a réz alkalmazását is megkezdték a szilícium chipek áramköreihez, amely lehetővé teszi a mikroprocesszorok gyorsabb működését és kevesebb energiafelhasználását. A rézrotorokról a közelmúltban azt is felfedezték, hogy növelik az elektromos motorok hatékonyságát, mivel ezek az elektromos áram fő fogyasztói.
Réz autóban: A réz nélkülözhetetlen alkotóeleme a motorok, huzalozás, radiátorok, csatlakozók, fékek és csapágyaknak, amelyeket az autóban és a teherautóban használnak. Az átlagos autó 1,5 kilométer (0,9 mérföld) rézhuzalot tartalmaz, és a teljes rézmennyiség kicsi autókban 20 kilogrammtól (44 font) és luxusautókban vagy hibrid járműveken 45 kilogrammig (99 font) terjed.
Milyen tulajdonságok teszik a réz hasznossá?
A réz kiváló ötvöző tulajdonságai felbecsülhetetlen értékűvé teszik, ha más fémekkel kombinálják, például cinkkel (sárgaréz kialakításához), ónnal (bronz képződéséhez) vagy nikkelhez. Ezeknek az ötvözeteknek kívánatos tulajdonságai vannak, és összetételüktől függően fejlesztették ki őket speciális alkalmazásokhoz. Például a réz-nikkel ötvözetet alkalmazzák a hajók testén, mert nem korrodálódnak a tengervízben, és csökkentik a tengeri élőlények, például a barna szemcsék tapadását, ezáltal csökkentve a húzódást és növelve az üzemanyag-hatékonyságot. A sárgaréz megmunkálhatóbb és jobb akusztikus tulajdonságokkal rendelkezik, mint a tiszta réz vagy a cink; következésképpen különféle hangszerekben használják, beleértve a trombitákat, harsonakat, harangokat és cintányérokat.
Réz drágakövekben: A réz fontos elem számos drágakőben, mint például a türkiz, azurit, a malachit és a chrysocolla. Megengedi ezeknek az ásványoknak a zöld vagy kék színüket és nagy fajsúlyukat. A fentebb bemutatott kabochonok az Arizonában bányászott sok drágakő közül néhány.
A rézbetétek típusai
A réz sokféle formában fordul elő, de a körülmények, amelyek szabályozzák, hogyan, mikor és hol kerülnek lerakásra, nagyon változatosak. Ennek eredményeként a réz sokféle ásványban megtalálható. A réz-ásványok közül a legkiterjedtebb és gazdasági szempontból legjelentősebb a kalkopirit.
Az ásványi lerakódásokat, köztük a rézlerakódásokat előidéző geológiai folyamatok jobb megértése céljából végzett kutatás az USGS ásványkincsek programjának fontos alkotóeleme. A rézlerakódásokat nagyjából osztályozzák annak alapján, hogy a lerakódások hogyan alakultak ki. A porfír rézlerakódások, amelyek az idegi behatolásokhoz kapcsolódnak, a világ rézének kb. Kétharmadát adják, és ezért a világ legfontosabb rézlerakódásának a típusa. Az ilyen típusú nagy rézlerakódások Észak-Amerika nyugati hegyvidékein és a Dél-Amerika Andok-hegységén találhatók.
Egy másik fontos rézlerakódás - az üledékes kőzetekben található - a világ azonosított rézkészleteinek körülbelül egynegyedét teszi ki. Ezek a lerakódások olyan területeken fordulnak elő, mint Közép-Afrika rézszalaga és Kelet-Európa Zechsteini medencéje.
Az egyes rézlerakódások több millió millió tonna réztartó kőzetet tartalmazhatnak, és általában nyílt gödörbányászati módszerekkel fejlesztik ki. A bányászati műveletek, amelyek általában az érc felfedezését követik sok évvel, gyakran évtizedekig tartanak. Noha sok történelmi bányászati műveletet nem kellett elvégezni a bányászati tevékenységeiknek olyan módon, hogy csökkentsék a környezetre gyakorolt hatást, a jelenlegi szövetségi és állami rendeletek előírják, hogy a bányászati tevékenységeknek környezetbarát gyakorlatokat kell alkalmazniuk, hogy minimalizálják az ásványi anyagok fejlődésének az emberi és ökoszisztéma egészségére gyakorolt hatásait. .
Az USGS ásványi környezeti kutatása hozzájárul a rézlerakódások és a környező vízi és szárazföldi ökoszisztémák közötti természetes és emberi kölcsönhatások jellemzéséhez. A kutatás segít meghatározni a természetes alapfeltételeket a bányászat megkezdése és az akna bezárása előtt. Az USGS tudósai az éghajlati, geológiai és hidrológiai változókat vizsgálják, hogy jobban megértsék az erőforrás-környezet kölcsönhatásokat.
Rézbányászat Arizonában: Arizonában több réz termel, mint bármely más államban. Ez a rövid történelem azt mutatja, hogy az Arizonas rézbányája miként épített egy államot és megváltoztatta a nemzetet.
Rézellátás, kereslet és újrahasznosítás
A világban a réztermelés (-ellátás) és -felhasználás (-kereslet) drámai módon növekedett az elmúlt 25 évben. Ahogy a nagy fejlődő országok beléptek a globális piacra, megnőtt az ásványi alapanyagok, köztük a réz iránti kereslet. Az elmúlt 20 évben Dél-Amerika Andok régiója vált a világ legtermékenyebb rézrégiójává. 2007-ben a világ rézének körülbelül 45% -át az Andok-hegységből termelték; az Egyesült Államok 8% -ot produkált. Az Egyesült Államokban termelt réz gyakorlatilag csökkenő sorrendben Arizonából, Utahból, Új-Mexikóból, Nevadaból vagy Montanából származik.
A globális rézellátás megszakításának kockázatát alacsonynak tekintik, mivel a réztermelés világszerte szétszórt, és nem korlátozódik egyetlen országra vagy régióra. Mivel az építőiparban és az energiaátvitelben jelentős szerepet játszik, a rézellátás megszakításának jelentős hatása lenne.
A réz az egyik legszélesebb körben újrahasznosított fémet; az egész világon felhasznált réz körülbelül egyharmadát újrahasznosítják. Az újrahasznosított réz és ötvözetei újraolvaszthatók és felhasználhatók közvetlenül vagy tovább feldolgozhatók finomított rézré, anélkül, hogy a fémek kémiai vagy fizikai tulajdonságai elvesznének.
Rézbányászat Arizonában: Arizonában több réz termel, mint bármely más államban. Ez a rövid történelem azt mutatja, hogy az Arizonas rézbányája miként épített egy államot és megváltoztatta a nemzetet.
Utah-i rézbánya: Az űrből látható, a Bingham Canyon rézbányája Utahban több mint 12 millió tonna porfír-réztermelést produkált. A bánya több, mint 4 kilométer (2,5 mérföld) keresztmetszetű a tetején és 800 méter (0,5 mérföld) mély, és a világ egyik műszaki csodája. Fénykép: C.G. Cunningham, USGS.
Hogyan biztosíthatjuk a réz megfelelő mennyiségét a jövő számára?
Annak előrejelzésére, hogy hol lehetnek a jövőbeni rézforrások, az USGS tudósai tanulmányozzák, hogy az ismert rézkészletek hogyan és hol koncentrálódnak a földkéregben, és ezeket az ismereteket felhasználják a fel nem fedezett rézforrások potenciáljának felmérésére. Az ásványi erőforrások potenciáljának felmérésére szolgáló technikákat az USGS fejlesztette ki és finomította a szövetségi területek irányításának támogatása és az ásványi erőforrások rendelkezésre állásának globális összefüggésben való jobb értékelése érdekében.
Az 1990-es években az USGS értékelte az amerikai rézkészleteket és arra a következtetésre jutott, hogy majdnem annyi réz maradt meg, mint amit már felfedezték. Pontosabban, az USGS úgy találta, hogy mintegy 350 millió tonna réz fedezték fel, és becslések szerint körülbelül 290 millió tonna réz maradt felfedezetlen az Egyesült Államokban.
Rézfogyasztás: A réz tulajdonságai, amelyek választott anyaggá tették a különféle háztartási, ipari és csúcstechnológiai alkalmazásokban, a globális rézfogyasztás folyamatos növekedését eredményezték. Az USGS rézfogyasztás-tanulmányai érdekes tendenciákat mutatnak az 1990 és 2012 közötti időszakra. A rézfogyasztás a feltörekvő gazdaságokban, például Kínában és Indiában jelentősen megnőtt, míg az Egyesült Államokban a fogyasztás enyhén csökkent. 2002-ig az Egyesült Államok volt a vezető rézfogyasztó, és évente a világ összes finomított rézének körülbelül 16% -át (körülbelül 2,4 millió tonna) felhasználta. 2002-ben Kína felülmúlta az Egyesült Államokat, mint a finomított réz világ vezető felhasználója. A virágzó kínai gazdaság hozzájárult az éves finomított rézfogyasztás megkétszerezéséhez a 2000 és 2012 közötti 12 évben. Az USGS grafikonja.
Globális rézforrás-értékelés
Az USGS a fel nem fedezett rézszintet két olyan betéttípusban értékelte, amelyek a világ rézellátásának mintegy 80% -át teszik ki. A porfír rézlerakódások a világ rézének körülbelül 60 százalékát teszik ki. A porfír rézlerakódásokban a rézérc ásványi anyagok terjednek az idegen behatolások során. Az üledékben gazdag rétegzetes rézlerakódások, amelyekben a réz üledékes kőzetekben rétegekben koncentrálódik, a világ azonosított rézkészleteinek körülbelül 20% -át teszik ki. Globális szinten e két lerakótípus bányái évente mintegy 12 millió tonna réztermelést eredményeznek.
Ez a tanulmány megvizsgálta a nyitott és elrejtett lerakódások potenciálját a porfír lerakódások felületétől számított 1 kilométeren belül és az üledék által elhelyezett rétegezett lerakódások felületétől legfeljebb 2,5 kilométerre. A porfír betétek esetében 175 traktumot körülhatároltak; 114 traktum tartalmaz egy vagy több azonosított lerakót. Ötven traktumot határoztak meg az üledékben gazdag rétegzett rézlerakódásokra; A 27. ábra egy vagy több azonosított lerakódást tartalmaz.
Az értékelés eredményeit betéti típusok szerint adják meg 11 régióra (1. táblázat). A porfír lerakódások átlagos felfedezetlen forrása 3100 millió tonna, az üledék által tárolt lerakódások átlagos felfedezetlen forrása pedig 400 millió tonna, a világ összesen 3500 millió tonna réz esetében. Az erőforrás-becslések tartományai (a 90. és 10. százalék között) tükrözik a geológiai bizonytalanságot az értékelési folyamatban. A világ teljes mennyiségének körülbelül 50% -a Dél-Amerikában, Közép-Dél-ázsiai és Indokínában, valamint Észak-Amerikában együttesen fordul elő.
Rézbetéti térkép: Az ismert rézlerakódások eloszlása 2008-ban. A piros jelzi a tudatlan behatolásokhoz kapcsolódó réz (porfír rézlerakódások), a kék pedig az üledékes kőzetekben levő réz (üledék által átadott rézlerakódások). Térkép az USGS által. Térkép nagyítása.
Dél Amerika rendelkezik a legnagyobb azonosított és felfedezetlen rézkészlettel (a teljes fel nem fedezett összeg kb. 20% -a). A világ legnagyobb porfír lerakódásait ebben a régióban bányozzák fel. Chile és Peru a világ egyik legfontosabb réztermelő országa.
Közép-Amerika és a Karib-térség Két fejletlen óriási (> 2 millió tonnás réz) porfír rézlerakódás található Panamában. A felfedezetlen erőforrások nagy része egy övben helyezkedik el, amely Panamától Mexikó délnyugati részéig terjed.
Észak Amerika erősen mineralizált porfír réz traktumokat tartalmaz, amelyek magukba foglalják a szupergén (> 25 millió tonna réz) porfír lerakódásokat Mexikó északi részén, az Egyesült Államok nyugati részén és Alaszkában, valamint óriás lerakódásokat Kanadában nyugaton. A fel nem fedezett porfír rézkészlet becsült mennyisége megközelítőleg megegyezik az azonosított erőforrásokkal.
Az Egyesült Államok vezető réztermelő államok Arizonája, Utah, Új-Mexikó, Nevada és Montana. Az Egyesült Államokban a fel nem fedezett üledékben gazdag rétegzett rézlerakódások Michiganben, Montanában és Texasban körülbelül háromszor annyi réztartalmat tartalmaznak, mint amit azonosítottak. Két óriási lerakódás ismert, Michiganben és Montanában.
Északkelet-Ázsia viszonylag alulrejtett, szerényen azonosított porfír rézkészletekkel és csak egy azonosított óriás porfír réz lerakódással. A fel nem fedezett források becslése azonban meglehetõsen nagyok. A régióban a felfedezetlen és az azonosított források aránya a tanulmányban a legnagyobb.
Észak-Közép-Ázsia 35 porfír rézlerakódással rendelkezik, köztük egy szupergáli lerakódás Mongóliában és egy hatalmas lerakódás Kazahsztánban. A traktus területe becslések szerint körülbelül háromszorosa az azonosított porfír rézkészlet mennyiségének. Ez a régió Kazahsztánban és Oroszországban is három óriási üledékben gazdag rétegzett rézlelőhelyet tárol. Az USGS becslése szerint annyi üledékben gazdag rétegzett réz lehet jelen, amely már felfedezésre került.
Dél-Közép-Ázsia és Indokína kevésbé alaposan feltártak, mint a világ sok más részén; a tibeti fennsíkon azonban eddig négy óriási porfír rézlerakódást azonosítottak. A felfedezetlen porfír rézlerakódások az azonosított rézmennyiség nyolcszorosát tartalmazhatják.
Délkelet-Ázsiai szigetek világszínvonalú, aranyban gazdag porfír rézlelőhelyek, mint például egy szupergániás Indonéziában és körülbelül 16 óriási lerakódás Indonéziában, Pápua Új-Guineában és a Fülöp-szigeteken. Noha a régió egyes részeit jól felfedezték, a felfedezetlen porfír erőforrások valószínűleg meghaladják az azonosított erőforrásokat.
Kelet-Ausztrália van egy óriás porfír rézlerakódása és több apró porfír lerakódása. A szerény felfedezetlen források fedezettel várhatók. Ausztrália évtizedek óta vezető rézgyártó.
Kelet-Európa és Délnyugat-Ázsia az ókorban bányásztak rézre, és az utóbbi időben óriási porfír rézlerakódásokat fedeztek fel. A fel nem fedezett réz várhatóan körülbelül kétszerese lesz az azonosított erőforrásoknak, mind a romániai törzsön keresztül Törökországon és Iránon keresztül lévő porfír betéteknél, mind az üledék által tárolt rétegzett lerakódásoknál Afganisztánban.
Nyugat-Európa Lengyelországban a világ legnagyobb üledékes házban rétegelt rézlerakódása. A felfedezetlen üledékben gazdag rétegzetes rézkészletek Lengyelország délnyugati részén becslések szerint körülbelül 30% -kal haladják meg az azonosított erőforrásokat.
Afrika és a Közel-Kelet az üledékben gazdag rétegzett rézlerakódások a világon a legnagyobb mennyiségben vannak, 19 óriás lerakódások vannak a Kongói Demokratikus Köztársaság és Zambia Közép-afrikai rézszalagjában. Jelentős felfedezetlen rézkészleteket kell még felfedezni.