Innehåll
- Koppar - en metall som används under åldrarna
- Hur använder vi koppar idag?
- Forntida användningar av koppar
- Vilka egenskaper gör koppar användbart?
- Typer av kopparavlagringar
- Koppartillförsel, efterfrågan och återvinning
- Hur ser vi tillräckligt med kopparleveranser för framtiden?
- Global kopparresursbedömning
Frihetsgudinnan: 1886 representerade Frihetsgudinnan den största användningen av koppar i en enda struktur. För att bygga statyn klipptes och hammades cirka 80 ton kopparark till en tjocklek av cirka 2,3 millimeter (3/32 tum), eller ungefär den av två amerikanska pennies placerade tillsammans. Harris.
Koppar - en metall som används under åldrarna
Koppar var en av de första metallerna som någonsin utvunnits och använts av människor, och det har gett viktiga bidrag till att upprätthålla och förbättra samhället sedan civilisationens början. Koppar användes först i mynt och ornament från cirka 8000 f.Kr., och omkring 5500 f.Kr. hjälpte kopparverktyg civilisationen att komma från stenåldern. Upptäckten att kopparlegerat med tenn producerar brons markerade början av bronsåldern vid cirka 3000 f. Kr.
I USA hittades en bit av det som tros vara ett koppararmband i en indianbegravning på kusten i Georgien 2017. Begravningen var en kremering daterad till ungefär 3500 år sedan. Kopparen innehöll spårelement som kopplade den till geologiska avlagringar i regionen Great Lakes. Dessa upptäckter tyder på en långväga handelsförbindelse mellan Georgien och Great Lakes-regionen, ett större avstånd än vad som någonsin var känt tidigare.
Koppar är lätt att sträcka, formas och formas; är resistent mot korrosion; och leder värme och el effektivt. Som ett resultat var koppar viktigt för tidiga människor och fortsätter att vara ett valmaterial för en mängd inhemska, industriella och högteknologiska applikationer idag.
Användning av koppar: Denna graf visar hur koppar användes i USA under 2017 av industrisektorn. Som exempel: koppar som använts i byggnadskonstruktion kunde ha använts för ledningar, VVS, väderbeständighet och många andra enskilda typer av användning. Uppgifterna för detta diagram är från USA: s Geological Survey Mineral Commodity Summary för 2018.
Hur använder vi koppar idag?
För närvarande används koppar i byggnadskonstruktion, kraftproduktion och transmission, tillverkning av elektroniska produkter och produktion av industrimaskiner och transportfordon. Kopparkablar och VVS är integrerade i apparater, värme- och kylsystem och telekommunikationslänkar som används varje dag i hem och företag. Koppar är en viktig komponent i motorer, ledningar, radiatorer, kontakter, bromsar och lager som används i bilar och lastbilar. Den genomsnittliga bilen innehåller 1,5 kilometer koppartråd, och den totala mängden koppar sträcker sig från 20 kilo (44 pund) i små bilar till 45 kilo (99 pund) i lyx- och hybridfordon.
Romerska mynt: Koppar var en av de första metallerna som användes för att göra mynt, och den praxisen började omkring 8000 f.Kr. Myntet ovan är en romersk follis med en bild av Constantius I.
Forntida användningar av koppar
Liksom i forntiden förblir koppar en del av mynt som används i många länder, men många nya användningar har identifierats. En av de nyare applikationerna med kapar inkluderar dess användning i ytor som ofta är berörda (som t.ex. mässingsdörrhandtag), där antimikrobiella egenskaper för kapare minskar överföringen av bakterier och sjukdomar. Halvledartillverkare har också börjat använda koppar för kretsar i kiselchips, vilket gör att mikroprocessorer kan arbeta snabbare och använda mindre energi. Kopparrotorer har också nyligen visat sig öka effektiviteten hos elmotorer, som är en stor konsument av elkraft.
Koppar i bilar: Koppar är en viktig komponent i motorer, ledningar, radiatorer, kontakter, bromsar och lager som används i bilar och lastbilar. Den genomsnittliga bilen innehåller 1,5 kilometer koppartråd, och den totala mängden koppar sträcker sig från 20 kilo (44 pund) i små bilar till 45 kilo (99 pund) i lyx- och hybridfordon.
Vilka egenskaper gör koppar användbart?
De utmärkta legeringsegenskaperna hos koppar har gjort det ovärderligt när det kombineras med andra metaller, såsom zink (för att bilda mässing), tenn (för att bilda brons) eller nickel. Dessa legeringar har önskvärda egenskaper och är, beroende på deras sammansättning, utvecklade för mycket specialiserade tillämpningar. Exempelvis appliceras koppar-nickellegering på fartygens skrov, eftersom den inte korroderar i havsvatten och minskar vidhäftningen av marint liv, som barnkulor, vilket minskar draget och ökar bränsleeffektiviteten. Mässing är mer formbar och har bättre akustiska egenskaper än ren koppar eller zink; följaktligen används det i en mängd olika musikinstrument, inklusive trompeter, tromboner, klockor och cymbaler.
Koppar i ädelstenar: Koppar är ett viktigt inslag i ett antal ädelstenar som turkos, azurit, malachit och chrysocolla. Det ger dessa mineraler deras gröna eller blå färg och deras höga specifika vikt. Cabochonerna som visas ovan är några av de många ädelstenarna som bryts i Arizona.
Typer av kopparavlagringar
Koppar förekommer i många former, men de omständigheter som styr hur, när och var det deponeras är mycket varierande. Som ett resultat förekommer koppar i många olika mineraler. Chalcopyrite är den mest omfattande och ekonomiskt signifikanta av kopparmineralerna.
Forskning utformad för att bättre förstå de geologiska processerna som producerar mineralavlagringar, inklusive kopparavlagringar, är en viktig komponent i USGS Mineral Resources Program. Kopparavlagringar klassificeras i stort sett utifrån hur depositionerna bildades. Porfyr kopparavlagringar, som är förknippade med magtrådliga intrång, ger ungefär två tredjedelar av världens koppar och är därför världens viktigaste typ av kopparavlagring. Stora kopparavlagringar av denna typ finns i bergsområden i västra Nordamerika och i Andesbergen i Sydamerika.
En annan viktig typ av kopparavlagring - den typ som finns i sedimentära bergarter - står för ungefär en fjärdedel av världens identifierade kopparresurser. Dessa avlagringar förekommer i områden som kopparbältet i Centralafrika och Zechsteinbassängen i Östeuropa.
Enskilda kopparavlagringar kan innehålla hundratals miljoner ton kopparbärande berg och utvecklas vanligtvis med öppna gruvmetoder. Gruvdrift, som vanligtvis följer malmupptäckt under många år, pågår ofta i decennier. Även om många historiska gruvverksamheter inte var skyldiga att bedriva sin gruvverksamhet på sätt som skulle minska deras påverkan på miljön, kräver nuvarande federala och statliga bestämmelser att gruvverksamheten använder miljövänliga metoder för att minimera effekterna av mineralutveckling på människors och ekosystemhälsa .
USGS mineralmiljöforskning hjälper till att känneteckna de naturliga och mänskliga interaktionerna mellan kopparavlagringar och de omgivande akvatiska och landliga ekosystemen. Forskning hjälper till att definiera de naturliga basförhållandena innan gruvdrift påbörjas och efter gruvstängning. USGS-forskare undersöker klimatiska, geologiska och hydrologiska variabler för att bättre förstå resurs-miljöinteraktioner.
Kopparbrytning i Arizona: Arizona producerar mer koppar än någon annan stat. Denna korta historia visar hur Arizonas kopparbrytning byggde en stat och förändrade en nation.
Koppartillförsel, efterfrågan och återvinning
Världens produktion (utbud) och konsumtion (efterfrågan) av koppar har ökat dramatiskt under de senaste 25 åren. När stora utvecklingsländer har kommit in på den globala marknaden har efterfrågan på mineralvaror, inklusive koppar, ökat. Under de senaste 20 åren har Andesregionen i Sydamerika utvecklats som världens mest produktiva kopparregion. 2007 producerades cirka 45 procent av världens koppar från Andesbergen; USA producerade 8 procent. Praktiskt taget allt koppar som produceras i USA kommer från, i minskande produktionsordning, Arizona, Utah, New Mexico, Nevada eller Montana.
Risken för störningar i den globala koppartillförseln anses vara låg eftersom kopparproduktionen sprids över hela världen och inte är begränsad till ett enda land eller region. På grund av dess betydelse för konstruktion och kraftöverföring skulle emellertid effekten av eventuella störningar i koppartillförseln vara stor.
Koppar är en av de mest återvunna av alla metaller; ungefär en tredjedel av all koppar som konsumeras över hela världen återvinns. Återvunnen koppar och dess legeringar kan omsmälts och användas direkt eller vidare för att förädlas till raffinerad koppar utan att förlora någon av de kemiska eller fysikaliska egenskaperna hos metaller.
Kopparbrytning i Arizona: Arizona producerar mer koppar än någon annan stat. Denna korta historia visar hur Arizonas kopparbrytning byggde en stat och förändrade en nation.
Utah koppargruva: Bingham Canyon koppargruva i Utah har visat från rymden och har producerat mer än 12 miljoner ton porfyrkoppar. Gruvan är mer än 4 kilometer överst och 800 meter djup och är ett av världens tekniska underverk. Fotografi av C.G. Cunningham, USGS.
Hur ser vi tillräckligt med kopparleveranser för framtiden?
För att förutsäga var framtida kopparresurser kan ligga, studerar USGS-forskare hur och var kända kopparresurser är koncentrerade i jordskorpan och använder den kunskapen för att bedöma potentialen för oupptäckta kopparresurser. Tekniker för att bedöma mineralresurspotentialen har utvecklats och förfinats av USGS för att stödja förvaltningen av federala länder och för att bättre utvärdera mineralresurstillgängligheten i ett globalt sammanhang.
Under 1990-talet gjorde USGS en bedömning av amerikanska kopparresurser och drog slutsatsen att nästan lika mycket koppar återstod att hitta som redan hade upptäckts. Specifikt fann USGS att cirka 350 miljoner ton koppar hade upptäckts och uppskattade att cirka 290 miljoner ton koppar förblev oupptäckta i USA.
Kopparförbrukning: Kobberens egenskaper som har gjort det till det valde materialet för en mängd inhemska, industriella och högteknologiska applikationer har lett till en jämn ökning av den globala kopparkonsumtionen. USGS-studier av kopparkonsumtion visar några intressanta trender för perioden 1990 till 2012. Kopparkonsumtionen i tillväxtekonomier, som Kina och Indien, ökade avsevärt, medan konsumtionsgraden i USA sjönk något. Fram till 2002 var USA den ledande kopparkonsumenten och använde årligen cirka 16 procent av den totala raffinerade världen (cirka 2,4 miljoner ton). 2002 överträffades USA av Kina som världens ledande användare av raffinerat koppar. Den blomstrande ekonomin i Kina bidrog till en fyrdubbling av den årliga raffinerade kopparkonsumtionen under de 12 åren 2000 till 2012. Graf av USGS.
Global kopparresursbedömning
USGS bedömde oupptäckt koppar i två insättningstyper som står för cirka 80 procent av världens koppartillförsel. Porfyr kopparavlagringar står för cirka 60 procent av världens koppar. Vid porfyr kopparavlagringar sprids kopparmalmmineraler i stötande intrång. Sediment värd stratabound kopparavlagringar, där koppar är koncentrerad i lager i sedimentära berg, svarar för cirka 20 procent av världens identifierade kopparresurser. Globalt producerar gruvor i dessa två deponeringstyper cirka 12 miljoner ton koppar per år.
Denna studie övervägde potentialen för exponerade och dolda avlagringar inom 1 kilometer från ytan för porfyravlagringar och upp till 2,5 kilometer av ytan för sediment-värd stratabundavlagringar. För porfyravlagringar avgränsades 175 kanaler; 114 kanaler innehåller 1 eller flera identifierade avlagringar. Femtio områden avgränsades för sediment-värd stratabound kopparavlagringar; 27 innehåller 1 eller flera identifierade insättningar.
Resultaten av bedömningen tillhandahålls efter insättningstyp för 11 regioner (tabell 1). Den genomsnittliga oupptäckta resursen för porfyruppsättningar är 3 100 miljoner ton, och den genomsnittliga oupptäckta resursen för sedimentbaserade fyndigheter är 400 miljoner ton, för en total summa av 3 500 miljoner ton koppar. Räckvidden för resursberäkningar (mellan 90 och 10 procent) återspeglar den geologiska osäkerheten i utvärderingsprocessen. Cirka 50 procent av det totala antalet sker i Sydamerika, Syd Centralasien och Indokina samt Nordamerika tillsammans.
Kopparuppsättningskarta: Distribution av kända kopparavlagringar under 2008. Röd indikerar koppar förknippade med magtrådliga intrång (porfyr kopparavlagringar) och blått indikerar koppar som finns i sedimentära bergarter (sediment-värdade kopparavlagringar). Karta av USGS. Förstora karta.
Sydamerika har de största identifierade och oupptäckta kopparresurserna (cirka 20 procent av det totala oupptäckta beloppet). Världens största porfyravlagringar bryts i denna region. Chile och Peru är bland världens bästa kopparproducerande länder.
Centralamerika och Karibien är värd för två outvecklade jätte- (> 2 miljoner ton koppar) porfyr kopparavlagringar i Panama. De flesta av de oupptäckta resurserna finns i ett bälte som sträcker sig från Panama till sydvästra Mexiko.
Nordamerika är värd för mycket mineraliserade porfyr-kopparkanaler som inkluderar överfall (> 25 miljoner ton koppar) porfyruppsättningar i norra Mexiko, västra USA och Alaska, samt jätteavlagringar i västra Kanada. De uppskattade oupptäckta porfyr-kopparkällorna är ungefär lika med de identifierade resurserna.
De ledande kopparproducerande staterna i USA är Arizona, Utah, New Mexico, Nevada och Montana. I USA beräknas oupptäckta sediment-värd kopparavlagringar i Michigan, Montana och Texas innehålla cirka tre gånger så mycket koppar som har identifierats. Två jätteavlagringar är kända, i Michigan och Montana.
Nordostasien är relativt undersökta, med blygsamma identifierade porfyrkopparresurser och endast en identifierad jätteporfyrkopparuppsättning. De genomsnittliga oupptäckta resurserna beräknas emellertid vara ganska stora. Denna region har det största förhållandet oupptäckta till identifierade resurser i studien.
Norra Centralasien har 35 porfyr-kopparavlagringar, inklusive en supergantisk deposition i Mongoliet och en jätteavlagring i Kazakstan. Kanalområdet uppskattas innehålla ungefär tre gånger mängden identifierad porfyr kopparresurs. Denna region är också värd för tre gigantiska sediment-värd stratabound kopparavlagringar, i Kazakstan och Ryssland. USGS uppskattar att så mycket sediment-värd stratabound koppar som redan har upptäckts kan vara närvarande.
Södra Centralasien och Indokina är mindre noggrant utforskade än många andra delar av världen; emellertid har fyra jättepäfykopparavlagringar hittills identifierats på den tibetanska platån. Oupptäckta porfyr kopparavlagringar kan innehålla åtta gånger den identifierade mängden koppar.
Sydöstra Asien skärgårdarna är värd för guldrika porfyrkoppar i världsklass som en supergiant i Indonesien och cirka 16 jätteavlagringar i Indonesien, Papua Nya Guinea och Filippinerna. Även om delar av regionen är väl utforskade kommer oupptäckta porfyrresurser sannolikt att överskrida identifierade resurser.
Östra Australien har en gigantisk porfyr kopparavlagring och flera små porfyravlagringar. Blygsamma oupptäckta resurser förväntas under täckning. Australien har varit en ledande kopparproducent i årtionden.
Östeuropa och sydöstra Asien har brytts ut för koppar sedan forntiden, och jättepäfykoppar av koppar har nyligen identifierats. Oupptäckt koppar beräknas vara ungefär dubbelt så mycket som de identifierade resurserna, både för porfyruppsättningar längs ett bälte från Rumänien genom Turkiet och Iran och för sedimentvärda stratabundavlagringar i Afghanistan.
Västeuropa har den största sediment-värd stratabound kopparavlagring i världen, i Polen. Oupptäckta sediment värd stratabound kopparresurser i sydvästra Polen beräknas överskrida identifierade resurser med cirka 30 procent.
Afrika och Mellanöstern har världens största ansamling av sediment-värd stratabound kopparavlagringar, med 19 jätteavlagringar i det centralafrikanska kopparbältet i Demokratiska republiken Kongo och Zambia. Betydande oupptäckta kopparresurser återstår att upptäcka.