Введение
Медный сульфид железа халькопирит – это минерал сульфида железа и наиболее распространенный минерал медной руды. Его химическая формула CuFeS2, он кристаллизуется в тетрагональной сингонии. Цвет халькопирита варьируется от латунного до золотисто-желтого, твердость по шкале Мооса составляет 3,5–4. Его черта – зеленовато-черная, что является диагностическим признаком. На воздухе халькопирит тускнеет, покрываясь различными оксидами, гидроксидами и сульфатами. С халькопиритом часто встречаются медные минералы, такие как сульфиды: борнит (Cu5FeS4), халкоцит (Cu2S), ковеллит (CuS), дигенит (Cu9S5); карбонаты, например, малахит и азурит, и реже оксиды, такие как куприт (Cu2O). В сочетании с самородной медью халькопирит встречается редко. Халькопирит является проводником электричества. Из халькопиритной руды медь извлекают различными способами, основными из которых являются пирометаллургия и гидрометаллургия, при этом первая является наиболее экономически выгодной. Исторически халькопирит иногда называли "желтой медью".
Chalcopyrite (,/k//æ//l//k//ə/'/p//aɪ/,/r//aɪ//t//, // //k//oʊ// / KALkəPYryte, koh ) is a copper iron sulfide mineral and the most abundant copper ore mineral. It has the chemical formula CuFeS2 and crystallizes in the tetragonal system. It has a brassy to golden yellow color and a hardness of 3.5 to 4 on the Mohs scale. Its streak is diagnostic as green tinged black. On exposure to air, chalcopyrite tarnishes to a variety of oxides, hydroxides, and sulfates. Associated copper minerals include the sulfides bornite (Cu5FeS4), chalcocite (Cu2S), covellite (CuS), digenite (Cu9S5); carbonates such as malachite and azurite, and rarely oxides such as cuprite (Cu2O). It is rarely found in association with native copper. Chalcopyrite is a conductor of electricity. Copper can be extracted from chalcopyrite ore using various methods. The two predominant methods are pyrometallurgy and hydrometallurgy, the former being the most commercially viable. It was sometimes historically referred to as "yellow copper".
Идентификация
Часто халкопирит путают с пиритом и золотом, так как все три минерала имеют желтоватый цвет и металлический блеск. Важные характеристики, позволяющие отличить эти минералы, – это твердость и цвет черты. Халкопирит значительно мягче пирита и его можно поцарапать ножом, в то время как пирит ножом поцарапать не удастся. Однако халкопирит тверже золота, которое в чистом виде можно поцарапать медью. Халкопирит имеет характерную черную черту с зеленоватыми вкраплениями. Пирит имеет черную черту, а золото – желтую.
Химия
Природный халкопирит не образует сплошных растворов с какими-либо другими сульфидными минералами. Несмотря на то, что халкопирит имеет ту же кристаллическую структуру, что и сфалерит, замещение цинка на медь ограничено. В незначительных количествах (в пределах частей на миллион) могут обнаруживаться примеси серебра, золота, кадмия, кобальта, никеля, свинца, олова и цинка, вероятно, замещающие медь и железо. Селен, висмут, теллур и мышьяк могут в небольших количествах замещать серу. Халкопирит может окисляться с образованием малахита, азурита и куприта.
Структура
Халкопирит относится к тетрагональной сингонии. Кристаллографически структура халкопирита тесно связана со структурой цинковой обманки ZnS (сфалерита). Элементарная ячейка в два раза больше, что отражает чередование ионов Cu⁺ и Fe³⁺, замещающих ионы Zn²⁺ в соседних ячейках. В отличие от структуры пирита, в халькопирите присутствуют отдельные S²⁻ сульфид-анионы, а не пары дисульфида. Еще одно отличие заключается в том, что ион железа не является диамагнитным ион железа с низким спином Fe(II), как в пирите. В кристаллической структуре каждый ион металла тетраэдрически координирован четырьмя анионами серы. Каждый анион серы связан с двумя атомами меди и двумя атомами железа.
Возникновение
Хотя содержание меди в структуре халкопирита не самое высокое по сравнению с другими минералами, он является наиболее важной медной рудой благодаря своей широкой распространенности. Руда халкопирита встречается в различных типах месторождений – от крупных массивов, как в Тимминсе (Онтарио), до неправильных жил и рассеяний, связанных с гранитоидными и диоритовыми интрузиями, например, в порфировых меднорудных месторождениях Брокен-Хилла, Американской Кордильеры и Анд. Крупнейшее месторождение почти чистого халкопирита, когда-либо обнаруженное в Канаде, находилось в южной части Зеленокаменного пояса Темагами, где рудник Copperfields добывал высокосортную медь. Халкопирит также присутствует в супергигантском месторождении Olympic Dam Cu Au U в Южной Австралии. Кроме того, халкопирит может встречаться в угольных пластах в ассоциации с пиритными конкрециями, а также в виде рассеяний в карбонатных осадочных породах.
Добыча меди
Металл меди добывается преимущественно из халкопиритной руды двумя методами: пирометаллургией и гидрометаллургией. Наиболее распространенный и экономически выгодный метод, пирометаллургия, включает в себя такие процессы, как "дробление, измельчение, флотация, плавка, рафинирование и электрорафинирование". В гидрометаллургии используются дробление, выщелачивание, экстракция растворителем и электровыигрывание. В частности, для халкопирита применяется выщелачивание под давлением с использованием кислорода (окислительное выщелачивание под давлением).