Saturs
- Varš - metāls, ko lieto cauri laikiem
- Kā mēs šodien izmantojam varu?
- Senie vara lietojumi
- Kādas īpašības padara vara noderīgu?
- Vara noguldījumu veidi
- Vara piegāde, pieprasījums un pārstrāde
- Kā mēs nodrošinām adekvātas vara piegādes nākotnē?
- Globālais vara resursu novērtējums
Brīvības statuja: 1886. gadā Brīvības statuja pārstāvēja lielāko vara izmantošanu vienā struktūrā. Statujas uzbūvēšanai tika sagrieztas un sakaltas apmēram 80 tonnas vara loksnes apmēram 2,3 milimetru (3/32 collu) biezumā vai apmēram divu ASV peniju, kas salikti kopā, biezumā. Hariss.
Varš - metāls, ko lieto cauri laikiem
Varš bija viens no pirmajiem metāliem, ko jebkad ieguvuši un izmantojuši cilvēki, un tas ir devis būtisku ieguldījumu sabiedrības uzturēšanā un uzlabošanā kopš civilizācijas rītausmas. Varš pirmo reizi tika izmantots monētās un rotājumos, sākot no apmēram 8000 B. C., un aptuveni 5500 B. gadā vara instrumenti palīdzēja civilizācijai izcelties no akmens laikmeta. Atklājums, ka ar alvu sakausētais varš iegūst bronzu, iezīmēja bronzas laikmeta sākumu apmēram 3000 B.C.
Amerikas Savienotajās Valstīs indiāņu apbedījumā Džordžijas piekrastes līdzenumā 2017. gadā tika atrasts gabals no tā, kas, domājams, ir vara aproce. Apbedījums bija kremējums, kas datēts ar aptuveni 3500 gadiem. Vara sastāvā bija mikroelementi, kas to saistīja ar ģeoloģiskajām atradnēm Lielo ezeru reģionā. Šie atklājumi liecina par tālsatiksmes tirdzniecības savienojumu starp Gruziju un Lielo ezeru reģionu, kas ir lielāks attālums nekā jebkad agrāk bija zināms.
Varš ir viegli izstiepts, veidots un veidots; ir izturīgs pret koroziju; un efektīvi vada siltumu un elektrību. Tā rezultātā varš bija nozīmīgs agrīniem cilvēkiem un joprojām ir izvēles materiāls dažādiem mājsaimniecības, rūpniecības un augsto tehnoloģiju lietojumiem.
Vara lietojumi: Šajā diagrammā parādīts, kā vara 2017. gadā Amerikas Savienotajās Valstīs tika izmantota rūpniecības nozarē. Kā piemērs: varu, ko izmanto ēku celtniecībā, varēja izmantot elektroinstalācijai, santehnikai, laika apstākļu izolācijai un daudziem citiem individuāliem izmantošanas veidiem. Šīs diagrammas dati ir no Amerikas Savienoto Valstu ģeoloģiskās izpētes minerālpreču kopsavilkuma par 2018. gadu.
Kā mēs šodien izmantojam varu?
Šobrīd varš tiek izmantots ēku celtniecībā, enerģijas ražošanā un pārvadē, elektronisko izstrādājumu ražošanā, kā arī rūpniecisko mašīnu un transporta līdzekļu ražošanā. Vara vadi un santehnika ir neatņemama sastāvdaļa ierīcēs, apkures un dzesēšanas sistēmās un telekomunikāciju saitēs, ko katru dienu izmanto mājās un uzņēmumos. Varš ir būtiska sastāvdaļa motoros, vados, radiatoros, savienotājos, bremzēs un gultņos, ko izmanto automašīnās un kravas automašīnās. Vidējais auto satur 1,5 kilometrus (0,9 jūdzes) vara stieples, un kopējais vara daudzums svārstās no 20 kilogramiem (44 mārciņām) mazās automašīnās līdz 45 kilogramiem (99 mārciņām) luksusa un hibrīda transportlīdzekļos.
Romiešu monēta: Varš bija viens no pirmajiem metāliem, ko izmantoja monētu izgatavošanā, un šī prakse sākās apmēram 8000. gadā pirms mūsu ēras. Monēta, kas parādīta iepriekš, ir romiešu follis ar Konstanta I attēlu.
Senie vara lietojumi
Tāpat kā senatnē, varš joprojām ir monētu kalšanas sastāvdaļa, ko izmantoja daudzās valstīs, taču ir identificēti daudzi jauni lietojumi. Viens no vara jaunākajiem lietojumiem ietver tā izmantošanu bieži pieskartās virsmās (piemēram, misiņa durvju rokturos), kur vara pretmikrobu īpašības samazina baktēriju un slimību pārnešanu. Pusvadītāju ražotāji ir arī sākuši izmantot varu silīcija mikroshēmu shēmām, kas ļauj mikroprocesoriem darboties ātrāk un patērēt mazāk enerģijas. Nesen tika atklāts arī, ka vara rotori palielina elektromotoru, kas ir lielākais elektroenerģijas patērētājs, efektivitāti.
Varš automašīnās: Varš ir būtiska sastāvdaļa motoros, vados, radiatoros, savienotājos, bremzēs un gultņos, ko izmanto automašīnās un kravas automašīnās. Vidējais auto satur 1,5 kilometrus (0,9 jūdzes) vara stieples, un kopējais vara daudzums svārstās no 20 kilogramiem (44 mārciņām) mazās automašīnās līdz 45 kilogramiem (99 mārciņām) luksusa un hibrīda transportlīdzekļos.
Kādas īpašības padara vara noderīgu?
Vara lieliskās leģēšanas īpašības ir padarījušas to par nenovērtējamu, ja to apvieno ar citiem metāliem, piemēram, cinku (lai veidotu misiņu), alvu (lai izveidotu bronzu) vai niķeli. Šiem sakausējumiem ir vēlamas īpašības, un atkarībā no to sastāva tie ir izstrādāti ļoti specializētiem lietojumiem. Piemēram, vara un niķeļa sakausējums tiek piemērots kuģu korpusiem, jo tas nerūsē jūras ūdenī un samazina jūras dzīvības, piemēram, dzeloņkāju, saķeri, tādējādi samazinot vilkmi un palielinot degvielas efektivitāti. Misiņš ir kaļamāks un tam ir labākas akustiskās īpašības nekā tīram varam vai cinkam; līdz ar to tas tiek izmantots dažādos mūzikas instrumentos, ieskaitot trompetes, trombonus, zvanus un cimboļus.
Varš dārgakmeņos: Varš ir svarīgs elements vairākos dārgakmeņos, piemēram, tirkīza, azurīta, malahīta un hrizokolla. Tas piešķir šiem minerāliem zaļu vai zilu krāsu un augstu īpatnējo svaru. Iepriekš parādītie kabošoni ir daži no daudzajiem dārgakmeņiem, kas iegūti Arizonā.
Vara noguldījumu veidi
Varš ir sastopams daudzos veidos, taču apstākļi, kas nosaka, kā, kad un kur tas tiek nogulsnēts, ir ļoti dažādi. Tā rezultātā varā ir daudz dažādu minerālu. Chalcopyrite ir visbagātākais un ekonomiski nozīmīgākais no vara minerāliem.
Pētījumi, kas izstrādāti, lai labāk izprastu ģeoloģiskos procesus, kas rada minerālu atradnes, ieskaitot vara atradnes, ir svarīga USGS derīgo izrakteņu programmas sastāvdaļa. Vara noguldījumus plaši klasificē, pamatojoties uz to, kā veidojās noguldījumi. Porfīrija vara atradnes, kas saistītas ar nedzīvu ielaušanos, rada apmēram divas trešdaļas pasaules vara, un tāpēc tās ir pasaules vissvarīgākais vara atradņu veids. Liela veida šāda veida vara atradnes ir atrodamas Ziemeļamerikas rietumu kalnu reģionos un Dienvidamerikas Andu kalnos.
Cits svarīgs vara atradņu veids - tips, kas atrodas nogulumiežu klintīs - veido apmēram vienu ceturto daļu no pasaules identificētajiem vara resursiem. Šīs atradnes rodas tādās teritorijās kā Centrālāfrikas vara josta un Austrumeiropas Zechstein baseins.
Atsevišķās vara atradnēs var būt simtiem miljonu tonnu vara nesošu iežu, un parasti tās izstrādā, izmantojot atklātas bedres ieguves metodes. Ieguves rūpniecības darbības, kas parasti notiek pēc rūdas atklāšanas daudzos gados, bieži ilgst gadu desmitiem. Lai arī daudzām vēsturiskām kalnrūpniecības operācijām nebija nepieciešams veikt kalnrūpniecības darbības veidā, kas samazinātu to ietekmi uz vidi, pašreizējie federālie un pavalsts likumi tomēr pieprasa, lai ieguves darbībās tiktu izmantotas videi nekaitīgas prakses, lai līdz minimumam samazinātu minerālu attīstības ietekmi uz cilvēku un ekosistēmu veselību. .
USGS minerālu vides pētījumi palīdz raksturot dabisko un cilvēku mijiedarbību starp vara atradnēm un apkārtējām ūdens un sauszemes ekosistēmām. Pētījumi palīdz noteikt dabiskos bāzes apstākļus pirms ieguves sākuma un pēc raktuvju slēgšanas. USGS zinātnieki pēta klimatiskos, ģeoloģiskos un hidroloģiskos mainīgos, lai labāk izprastu resursu un vides mijiedarbību.
Vara ieguve Arizonā: Arizona ražo vairāk vara nekā jebkurš cits štats. Šī īsā vēsture rāda, kā Arizonas vara ieguve izveidoja valsti un mainīja tautu.
Vara piegāde, pieprasījums un pārstrāde
Pēdējo 25 gadu laikā vara ražošana pasaulē (piegāde) un patēriņš (pieprasījums) ir dramatiski pieaudzis. Tā kā lielās jaunattīstības valstis ir ienākušas pasaules tirgū, ir palielinājies pieprasījums pēc minerālu precēm, ieskaitot varu. Pēdējo 20 gadu laikā Dienvidamerikas Andu reģions ir kļuvis par pasaules visražīgāko vara reģionu. 2007. gadā aptuveni 45 procenti pasaules vara tika ražoti no Andu kalniem; ASV ražoja 8 procentus. Praktiski viss varš, ko ražo Amerikas Savienotajās Valstīs, tiek iegūts Arizonā, Jūtā, Ņūmeksikā, Nevadas štatā vai Montānā, samazinātā ražošanas secībā.
Tiek uzskatīts, ka vispārējās vara piegādes pārtraukšanas risks ir zems, jo vara ražošana ir izplatīta visā pasaulē un neaprobežojas tikai ar vienu valsti vai reģionu. Tā kā tam ir liela nozīme būvniecībā un enerģijas pārvadē, visiem vara piegādes traucējumiem būtu liela ietekme.
Varš ir viens no visplašāk pārstrādātajiem metāliem; aptuveni viena trešdaļa no visa pasaulē patērētā vara tiek pārstrādāta. Pārstrādātu varu un tā sakausējumus var pārkausēt un izmantot tieši vai tālāk pārstrādāt rafinētam varam, nezaudējot metālu ķīmiskās vai fizikālās īpašības.
Vara ieguve Arizonā: Arizona ražo vairāk vara nekā jebkurš cits štats. Šī īsā vēsture rāda, kā Arizonas vara ieguve izveidoja valsti un mainīja tautu.
Jūtas vara raktuves: Bingham Canyon vara raktuvē, kas redzama no kosmosa, Jūtā ir saražoti vairāk nekā 12 miljoni tonnu porfīra vara. Raktuve atrodas vairāk nekā 4 kilometru (2,5 jūdzes) augšpusē un 800 metru (0,5 jūdzes) dziļumā, un tā ir viens no inženierzinātņu brīnumiem pasaulē. Foto: C.G. Kveinhema, USGS.
Kā mēs nodrošinām adekvātas vara piegādes nākotnē?
Lai palīdzētu prognozēt, kur nākotnē varētu atrasties vara resursi, USGS zinātnieki pēta, kā un kur zināmie vara resursi ir koncentrēti Zemes garozā, un izmanto šīs zināšanas, lai novērtētu neatklātu vara resursu potenciālu. USGS ir izstrādājusi un pilnveidojusi minerālresursu potenciāla novērtēšanas paņēmienus, lai atbalstītu federālo zemju pārvaldību un labāk novērtētu minerālresursu pieejamību globālā kontekstā.
Deviņdesmitajos gados USGS veica ASV vara resursu novērtējumu un secināja, ka atrasts gandrīz tikpat daudz vara, kā jau tika atklāts. Konkrēti, USGS atklāja, ka ir atklāti aptuveni 350 miljoni tonnu vara, un lēsa, ka Amerikas Savienotajās Valstīs palikuši neatklāti aptuveni 290 miljoni tonnu vara.
Vara patēriņš: Vara īpašības, kas to ir padarījušas par izvēlētiem materiāliem dažādiem sadzīves, rūpniecības un augsto tehnoloģiju lietojumiem, ir nepārtraukti palielinājušas vara patēriņu pasaulē. USGS vara patēriņa pētījumi parāda dažas interesantas tendences laika posmā no 1990. līdz 2012. gadam. Vara patēriņš strauji augošās ekonomikās, piemēram, Ķīnā un Indijā, ievērojami palielinājās, turpretī patēriņa līmenis ASV nedaudz samazinājās. Līdz 2002. gadam Amerikas Savienotās Valstis bija lielākais vara patērētājs un katru gadu izmantoja apmēram 16 procentus no kopējā pasaules rafinētā vara (apmēram 2,4 miljoni tonnu). 2002. gadā Ķīna apsteidza ASV kā pasaules vadošais rafinētā vara lietotājs. Ķīnā plaukstošā ekonomika 12 gadu laikā no 2000. gada līdz 2012. gadam sekmēja četrreiz palielinātu attīrītā vara patēriņu. Grafiks: USGS.
Globālais vara resursu novērtējums
USGS neatklāto varu novērtēja divos noguldījumu veidos, kas veido apmēram 80 procentus no pasaules vara piegādes. Porfīrija vara atradnes veido apmēram 60 procentus no pasaules vara. Vara porfīrā nogulšņos vara rūdas minerāli tiek izplatīti nezināmā iespiešanā. Nogulšņu mitinātas strabota vara nogulsnes, kurās varš ir koncentrēts slāņos nogulumiežos, veido apmēram 20 procentus no pasaules identificētajiem vara resursiem. Globāli raktuves šajos divos atradņu veidos saražo apmēram 12 miljonus tonnu vara gadā.
Šajā pētījumā tika aplūkots atklātu un slēptu nogulumu potenciāls porfīra nogulumu 1 km attālumā no virsmas un līdz 2,5 km no virsmas nogulumu mitinātu stratablāvu nogulumu gadījumā. Porfīras atradnēm tika iezīmēti 175 traktāti; 114 traktātos ir 1 vai vairāk identificētu atradņu. Piecdesmit traktāti tika nodalīti uz nogulsnēm, kas mitinātas stradējamā vara atradnēs; 27 satur 1 vai vairākus identificētus nogulsnes.
Novērtējuma rezultāti ir sniegti pa depozītu veidiem 11 reģioniem (1. tabula). Vidējais neatklātais porfīrijas atradņu resurss ir 3100 miljoni tonnu, un kopējais neatklātais resurss nogulsnēs esošajās atradnēs ir 400 miljoni tonnu, bet kopumā 3500 miljoni tonnu vara. Resursu aprēķinu diapazoni (starp 90. un 10. procentili) atspoguļo ģeoloģisko nenoteiktību novērtēšanas procesā. Aptuveni 50 procenti no kopējā pasaules skaita notiek Dienvidamerikā, Vidusāzijas dienvidos un Indoķīnā un Ziemeļamerikā kopā.
Vara depozīta karte: Zināmo vara atradņu sadalījums 2008. gadā. Sarkans norāda varu, kas saistīts ar nedzīvu ielaušanos (porfīra vara nogulsnes), un zils norāda varu, kas atrodas nogulumiežos (nogulšņu bāzes vara atradnes). USGS karte. Palielināt karti.
Dienvidamerika ir lielākie identificētie un neatklātie vara resursi (apmēram 20 procenti no kopējās neatklātā daudzuma). Šajā reģionā tiek iegūtas pasaulē lielākās porfīra nogulsnes. Čīle un Peru ir vienas no pasaules vadošajām vara ražošanas valstīm.
Centrālamerika un Karību jūras reģions mitinās divas neattīstītas milzu (> 2 miljoni tonnu vara) porfīra vara atradnes Panamā. Lielākā daļa neatklāto resursu atrodas jostā, kas stiepjas no Panamas līdz Meksikas dienvidrietumiem.
Ziemeļamerika saimnieko ļoti mineralizēti porfīrija vara traktāti, kas ietver supergānas (> 25 miljonus tonnu vara) porfīrijas atradnes Meksikas ziemeļos, ASV rietumos un Aļaskā, kā arī milzu atradnes Kanādas rietumos. Aprēķinātie neatklātie porfīra vara resursi ir aptuveni vienādi ar identificētajiem resursiem.
ASV vadošās vara ražotājvalstis ir Arizona, Jūta, Ņūmeksika, Nevada un Montana. Tiek lēsts, ka Amerikas Savienotajās Valstīs Mičiganā, Montānā un Teksasā nenoskaidrotos nogulšņu resursos esošā straumēta vara atradnes satur apmēram trīs reizes vairāk vara, nekā noteikts. Ir zināmas divas milzu atradnes Mičiganā un Montānā.
Ziemeļaustrumu Āzija ir relatīvi nepietiekami izpētīts, ar pieticīgiem identificētiem porfīrija vara resursiem un tikai vienu identificētu milzu porfīrija vara atradni. Tomēr tiek lēsts, ka vidējie neatklātie resursi ir diezgan lieli. Šajā reģionā pētījumā ir vislielākā neatklāto un identificēto resursu attiecība.
Vidusāzija tai ir 35 porfīra vara atradnes, tai skaitā supergāzes atradne Mongolijā un milzu atradne Kazahstānā. Tiek lēsts, ka trakta apgabalā aptuveni trīs reizes pārsniedz identificēto porfīrija vara daudzumu. Šajā reģionā Kazahstānā un Krievijā atrodas arī trīs milzu nogulumu mitinātas strabota vara vara atradnes. USGS lēš, ka var atrasties tik daudz nogulšņu, kas satur straumētu varu, nekā jau ir atklāts.
Vidusāzijas dienvidu daļa un Indoķīna ir mazāk rūpīgi izpētīti nekā daudzās citās pasaules daļās; tomēr Tibetas plato līdz šim ir identificētas četras milzu porfīra vara atradnes. Neatklāti porfīra vara nogulumi astoņas reizes pārsniedz noteikto vara daudzumu.
Dienvidaustrumu Āzijas arhipelāgi Uzņēmējas pasaules klases, ar zeltu bagātas porfīra vara atradnes, piemēram, supergāna Indonēzijā un apmēram 16 milzu atradnes Indonēzijā, Papua-Jaungvinejā un Filipīnās. Lai arī reģiona daļas ir labi izpētītas, iespējams, ka neatklātie porfīra resursi pārsniegs noteiktos resursus.
Austrālijas austrumi ir viena milzu porfīra vara atradne un vairākas mazas porfīrija atradnes. Paredzams, ka zem aizsega atradīsies pieticīgi neatklāti resursi. Austrālija gadu desmitiem ir bijusi vadošā vara ražotājs.
Austrumeiropa un Dienvidrietumu Āzija kopš seniem laikiem tiek iegūti varš, un nesen tika atklātas milzu porfīra vara atradnes. Tiek prognozēts, ka neatklātais varš būs aptuveni divreiz lielāks par identificētajiem resursiem - gan porfīra nogulsnēm gar jostu no Rumānijas caur Turciju un Irānu, gan nogulsnēs esošajām strata nogulsnēm Afganistānā.
Rietumeiropa Polijā ir lielākā nogulšņu mitrā stradējamā vara atradne pasaulē. Tiek lēsts, ka neatklāti nogulumu mitināti straumēta vara resursi Polijas dienvidrietumos par aptuveni 30 procentiem pārsniedz noteiktos resursus.
Āfrika un Tuvie Austrumi ir vislielākais nogulšņu mitrā strabotainā vara atradņu uzkrājums pasaulē ar 19 milzu atradnēm Centrālāfrikas vara joslā Kongo Demokrātiskajā Republikā un Zambijā. Būtiski neatklāti vara resursi vēl nav atklāti.