-->

Δευτέρα, 11 Φεβρουαρίου 2013

Η μεταλλουργία και οι χρήσεις του Χαλκού

Extractive Metallurgy of Copper
Ο χαλκός απαντάται στο στερεό φλοιό της γης, ως θειούχο ορυκτό, όπως χαλκοπυρίτης (CuFeS2) Κοβελλίνης (CuS) και  Χαλκοσίνης (Cu2S).  Η συγκέντρωσή του στα ορυκτά αυτά είναι συνήθως χαμηλή. Τυπικά μεταλλεύματα χαλκού περιέχουν από 0,5% Cu (ανοικτά ορυχεία) έως 1 ή 2% Cu (υπόγεια ορυχεία). Μεταλλικός χαλκός παράγεται από τα παραπάνω μεταλλεύματα με πυρομεταλλουργία: σύντηξη και εξευγενισμό.

Ο χαλκός εμφανίζεται επίσης σε μικρότερο βαθμό στα οξειδωμένα μεταλλεύματα (ανθρακικά, οξείδια,υδροξυ-πυριτικά, θειικά). Μεταλλικός χαλκός παράγεται από αυτά τα μέταλλα με εκχύλιση (leaching), εκχύλιση σε οργανικό διαλύτη (solvent extraction) και ηλεκτρανάκτηση (electrowinning).

Μια τρίτη σημαντική πηγή του χαλκού είναι τα scraps χαλκού και κραμάτων χαλκού. H παραγωγή
χαλκoύ από αντικείμενα που ανακυκλώνονται είναι επίσης σημαντική: 10 ή 15% της παραγωγής των ορυχείων.

Περίπου 22 εκατομμύρια τόννοι χαλκού τίθενται σε χρήση ανά έτος σε παγκόσμιο επίπεδο. Περίπου 18 εκατομμύρια τόν. από τους παραπάνω  προέρχονται από νέα παραγωγή των ορυχείων και περίπου 4 εκατομμύρια τόν. από ανακύκλωση (τέλος χρήσης αντικειμένων και απόβλητα παραγωγής). Η συνολική παγκόσμια παραγωγή χαλκού το 2010 (από εξόρυξη και σκραπ) ήταν ~ 20 εκατομμύρια τόννοι.

Η πιο αξιοποιήσιμη  ιδιότητα του χαλκού είναι η υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητά του, σε συνδυασμό με εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση και τη διαμορφωσιμότητα. Επίσης η υψηλή θερμική αγωγιμότητά του και η αντοχή στη διάβρωση έχουν  αξιοποιηθεί σε πολλές εφαρμογές μεταφοράς θερμότητας. Τώρα τελευταία έχει "αναβιώσει" η αντιμικροβιακή ιδιότητα του χαλκού, δημουργώντας νέες επιχειρηματικές ευκαιρίες στην ιατρική τεχνολογία.            

Το Περιοδικό του Ινστιτούτου Ανάπτυξης Χαλκού

Οι χρήσεις του χαλκού είναι: 

α) Στη Χημεία και το Περιβάλλον. Ο μεταλλικός χαλκός και το οξείδιό του χρησιμοποιούνται ως καταλύτες , κυρίως οξείδωσης. Ενώσεις του χαλκού χρησιμοποιούνται για το χρωματισμό του γυαλιού. Επίσης, για την παρασκευή φελίγγειου υγρού για την ανίχνευση των σακχάρων και γενικότερα παρουσίας αλδεϋδικής ομάδας.    Χαλκός & Περιβάλλον

β) Στην Ηλεκτρονική. Αγωγοί (καλώδια), ηλεκτρονικά εξαρτήματα, όπως πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων, πηνία, ηλεκτρομαγνήτες πάσης φύσεως για ηλεκτροκινητήρες και γεννήτριες κτλ.

γ) Στη Διατροφή. Ο χαλκός είναι απαραίτητο  ιχνοστοιχείο για την λειτουργία του ανθρώπινου οργανισμού. Εχει την δυνατότητα να παίρνει και να δίνει εύκολα ηλεκτρόνια και αυτο εξηγεί και το σημαντικό ρόλο του στις οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις και τη δέσμευση των ελεύθερων ριζών. Ανευρίσκεται στο κρέας, στα καρύδια, τα οστρακόδερμα, τα λαχανικά και στους σπόρους (άλευρα ολικής άλεσης) κλπ.

δ) Στην Ιατρική.  O χαλκός είναι βιοστατικό στοιχείο με αντιμικροβιακή δράση, έχει, δηλ., την ιδιότητα να παρεμποδίζει την ανάπτυξη μικροοργανισμών στην επιφάνειά του. Λόγω αυτής της ιδιότητας χρησιμοποιείται στην ιατρική με σημαντικότατες εφαρμογές.
Δραστηριότητες Αντιμικροβιακού Χαλκού

ε) Στις Κατασκευές. Λόγω της αντιμικροβιακής του ιδιότητας ο χαλκός χρησιμοποιείται επίσης για την κατασκευή βιοστατικών ινών, για πόμολα θυρών και φίλτρων σε κλιματιστικά, ιδιαίτερα σε νοσοκομειακές εγκαταστάσεις. Παλαιότερα είχε χρησιμοποιηθεί και στη ναυπηγική, επειδή δεν επέτρεπε την ανάπτυξη θαλάσσιων οργανισμών στα ύφαλα των πλοίων (antifouling protection). Παλαιότερα, κατασκευάζονταν σφυρήλατα και άλλα μαγειρικά σκεύη από χαλκό (κοινώς μπακίρια). Η χρήση τους έχει εγκαταλειφθεί λόγω του ότι προκαλούσαν δηλητηριάσεις από το οξείδιο που δημιουργείται κατά το μαγείρεμα. Τα (σχετικά σπάνια σήμερα) χάλκινα μαγειρικά σκεύη επικασσιτερώνονται ή επικαλύπτονται με ανοξείδωτο χάλυβα για να αποφεύγονται οι δηλητηριάσεις.    Περισσότερα 

στ) Στα Κράματα. Κυριότερα κράματά του είναι ο ορείχαλκος και ο μπρούντζος, που χρησιμοποιούνται σε ποικίλες κατασκευές, όπως εργαλεία, κατασκευή όπλων, γλυπτική (αγάλματα Ηνίοχος των Δελφών, Άγαλμα της Ελευθερίας κλπ.), διακοσμητικών σκευών, οργάνων μέτρησης και μουσικών οργάνων (τα χάλκινα πνευστά).

Τέλος ειναι γνωστό ότι στην Ελλάδα δεν παράγεται πρωτογενής χαλκός, απλώς καταναλώνεται και μάλιστα σε σημαντικό βαθμό. Επίσης ανακυκλώνεται και μάλιστα πολλές φορές με παραβατικό τρόπο, αν λάβουμε υπόψιν τις κλοπές που αφορούν καλώδια χαλκού απαραίτητου για τις υποδομές των μέσων μεταφοράς, ηλεκτρικού ρεύματος κλπ. Εντούτοις υπάρχουν ενδιαφέροντα κοιτάσματα χαλκού στην ελλάδα, για τα οποία έχουμε κάνει εκτενή αναφορά παλαιότερα. Για παράδειγμα, το πορφυρικού τύπου κοίτασμα χρυσού –χαλκού στις Σκουριές Χαλκιδικής διαθέτει αποθέματα ~ 206 Mt μεταλλεύματος με μέση περιεκτικότητα σε μέταλλο Cu: 0.55%.
[by Tzeferis Petros][του Πέτρου Τζεφέρη]